재생에너지 및 신에너지

왜 배우는가: 재생에너지와 신에너지는 화석연료 고갈과 온실가스 감축이라는 과제를 해결하는 핵심 수단이라 실무 설계와 정책 양쪽에서 기본으로 다뤄진다. 기술사 시험에서는 1교시 개요 문항과 2교시 종류별 장단점 문항으로 반복 출제되므로 정의와 분류 체계를 먼저 정확히 잡아야 한다.

출제 이력: 제137회 2교시 4번, 제123회 1교시 10번, 제97회 1교시 8번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의는 다음과 같다.

신에너지 및 재생에너지는 석유·석탄·원자력·천연가스가 아닌 에너지 중 재생 가능한 에너지(재생에너지)와 화석연료를 변환하거나 신기술로 이용하는 에너지(신에너지)를 합쳐 부르는 말이다.

핵심 키워드

• 재생에너지: 햇빛·물·지열·강수·생물유기체 등 재생 가능한 에너지를 변환해 이용하는 에너지
• 신에너지: 연료전지, 수소에너지, 석탄액화·가스화 등 기존 화석연료를 변환해 이용하는 에너지
• 재생에너지 설비: 재생에너지를 생산·이용하거나 전력계통 연계조건을 개선하는 설비
• 공급의무화제도: 발전사업자 등에게 발전량의 일정량을 재생에너지로 공급하게 하는 제도
• 신재생에너지 공급인증서: 재생에너지 공급 사실을 증명하는 인증서
• 온실가스 감축: 화석연료 대체로 줄어드는 이산화탄소 배출량
• 에너지 안보: 해외 에너지 의존도를 낮추는 국가 차원의 목표
• 기본계획: 5년마다 수립하는 재생에너지 기술개발·보급 촉진 계획

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 자연에서 계속 다시 생기는 에너지를 전기나 열로 바꿔 쓰는 것이 재생에너지다. 해가 있으면 태양광을, 바람이 불면 풍력을, 땅속 열이 있으면 지열을 쓴다. 석유나 석탄처럼 쓰면 없어지는 연료를 대신하는 것이 목적이다.

정식 정의는 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」 제2조에 따른다. 재생에너지는 햇빛·물·지열·강수·생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지로, 태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 지열에너지, 바이오에너지, 폐기물에너지(비재생폐기물 제외), 그 밖에 석유·석탄·원자력·천연가스가 아닌 에너지로 정한 것을 포함한다.

재생에너지는 자연 순환으로 보충되는 에너지원을 이용한다. 발전 과정에서 연료를 태우지 않으므로 직접적인 온실가스 배출이 적다. 다만 출력이 날씨와 시간에 따라 변하는 간헐성이 있다.

신에너지는 연료전지, 수소에너지, 석탄액화·가스화 가스처럼 화석연료나 다른 연료를 새로운 방식으로 변환해 쓰는 에너지다. 같은 법에서 신에너지로 분류하며, 재생에너지와 합쳐 신재생에너지라고 부른다.

재생에너지 설비는 법 시행규칙에서 태양열·태양광, 풍력, 수력, 해양에너지, 지열에너지, 바이오에너지, 폐기물에너지, 수열에너지, 전력저장 설비 등으로 정한다. 설비를 고르는 기준은 에너지원의 재생성과 전력계통에 주는 영향이다.

3. 등장 배경과 필요성

화석연료는 매장량이 한정되어 있고 연소 과정에서 이산화탄소를 배출한다. 여기에 기후변화협약에 따른 온실가스 감축 의무가 현실화되면서 화석연료 의존을 낮추는 것이 국가 과제가 됐다. 국제에너지기구는 현재 수준의 화석연료 사용이 이어지면 석유와 천연가스의 가채년수가 짧다고 경고했다.

에너지 안보도 큰 배경이다. 국내 에너지 대부분을 해외에서 들여오므로 국제 유가와 공급 불안이 그대로 전기요금과 산업 경쟁력에 반영된다. 국내에서 얻을 수 있는 에너지원을 늘리면 수입 의존도를 낮출 수 있다.

대기오염 저감도 필요성의 한 축이다. 재생에너지와 신에너지는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 미세먼지 배출이 거의 없어 도심 대기질 개선에 기여한다. 이 점은 건축설비에서 분산형 에너지원을 도입하는 근거가 된다.

정책 측면에서 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」은 기본계획을 5년마다 수립하고 연차별 실행계획을 매년 세우도록 한다. 또한 공공기관, 발전사업자 등에게 재생에너지 공급의무를 부과하고, 신축·증축 건축물에 재생에너지 설비 설치를 의무화할 수 있는 근거를 둔다. 공급인증서 제도로 공급 실적을 거래 가능한 증명으로 바꾸는 것도 같은 목적이다.

기술 측면의 필요성도 있다. 재생에너지 설비를 국내에서 개발하고 보급하면 관련 산업이 성장하고 수출 동력이 된다. 신재생에너지를 차세대 성장동력으로 보는 이유다.

[1](fineweb_kr 근거에 있는 내용과 맞춘 요약) 신재생에너지 기술에 의한 온실가스 감축 효과는 기존 연구에서 수백만 톤 규모로 보고됐다. 달라 답안에는 감축 효과의 방향만 쓴다.

4. 구성요소·원리·절차

재생에너지와 신에너지는 자연에너지원을 변환해 쓰거나 기존 화석연료를 대체하는 방식으로 나뉜다. 법률상 재생에너지는 햇빛·물·지열·강수·생물유기체 등 재생 가능한 에너지를 변환해 이용하는 에너지이며, 태양에너지·풍력·수력·해양에너지·지열에너지·바이오에너지·폐기물에너지 등이 여기에 든다. 신에너지는 연료전지·수소에너지·석탄액화가스화 등 재생 가능 여부와 무관하게 기존 화석연료를 변환해 쓰는 에너지로 구분된다. 각 설비는 에너지원을 전기나 열로 바꾸는 변환 원리를 공유한다.

표 아래 설명: 태양광과 풍력은 에너지원의 변동성이 크므로 인버터와 계통 연계 설비가 함께 필요하다. 지열과 태양열은 열원으로 쓰여 건축설비의 냉난방·급탕 부하와 직접 연결된다. 연료전지는 전기와 열을 함께 얻는 열병합 구조가 가능하다.

재생에너지 설비의 기본 절차는 다음과 같다.

• 부지의 에너지원 조사: 일사량, 풍속, 지중 온도 등을 측정함.
• 설비 용량 산정: 건물 부하와 에너지원 잠재량을 비교함.
• 변환 장치 선정 및 배치: 집열기, 날개, 열교환기 등을 배치함.
• 계통 연계 또는 자가 소비 설계: 인버터, 축열조, 제어반을 구성함.
• 설비 인증 및 신고: 재생에너지 설비 인증을 받아 공급인증서 발급을 신청함.
• 운전과 실적 관리: 발전량과 열생산량을 기록해 보급목표 이행을 확인함.

발전량은 설비 용량과 이용률의 곱으로 개략 산정한다.

$E = P \times h \times t$

여기서 E는 연간 발전량(kWh), P는 설비 용량(kW), h는 평균 이용률(무차원), t는 연간 운전시간(h)이다. 예를 들어 P를 100kW, h를 0.15, t를 8,760h로 두면 E = 100 × 0.15 × 8,760 = 131,400kWh/년이다. 결과는 소형 상업용 설비 규모로 상식 범위에 든다.

재생에너지는 변환 방식에 따라 설비 구성과 출력 변동 특성이 달라진다.

광기전력 효과, 계통 연계, 축열은 답안에서 원리를 설명할 때 반드시 쓴다.

5. 관련 법령·기준·표준

신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법(약칭 신재생에너지법)은 재생에너지의 정의, 공급의무화, 보급 목표관리를 규정한다. 재생에너지 설비는 시행규칙에서 태양열·태양광·풍력·수력·해양에너지·지열·바이오에너지·폐기물에너지·수열·전력저장 설비로 열거된다.

법률에 따른 주요 제도는 다음과 같다. 정부는 재생에너지 이용의무화를 위해 공공건축물 등 대상 건축물에 설계 시 산출된 예상 에너지사용량의 일정 비율 이상을 재생에너지로 공급하도록 설비 설치를 명할 수 있다. 발전사업자 등 공급의무자는 총전력생산량의 25퍼센트 이내에서 연도별로 정한 의무공급량을 재생에너지로 공급해야 한다. 공급인증서의 유효기간은 발급받은 날부터 3년이다. 다만, 공급의무자가 구매하여 의무공급량에 충당하거나 발급받아 기후에너지환경부장관에게 제출한 공급인증서는 효력을 상실한다. 기본계획은 5년마다 수립하고 계획기간은 10년 이상으로 한다.

표 아래 설명: 공급의무 비율과 인증서 유효기간은 제도 설계의 핵심 수치다. 의무공급량 이행 연기는 최대 3년으로 제한된다. 보급목표 관리는 수정·보완 조치에도 불구하고 미달 시 개선명령과 공표로 이어진다.

재생에너지 설비 설계 기준은 해당 설비의 인증 기준과 건축 관련 기준을 따른다. 태양광·태양열 설비는 설비인증 기준에 따라 성능을 확인하고, 지열 설비는 지중열교환기 설치 기준을 따른다. 건축물 에너지 기준은 신재생에너지 설비 설치 의무 비율을 건축물 에너지절약 설계기준과 연계해 정한다.

개정 연혁으로는 2013년 3월 법 개정으로 재생에너지 공급의무화 구조가 정비됐고, 2015년 1월 공급인증서 발급 제한 규정이 신설됐다. 2025년 10월 법 개정으로 공급인증서 거래와 보급목표 관리 체계가 손질됐다. 2026년에도 공급의무 관련 조문이 개정됐으며, 2027년 1월 1일 시행 기준으로 본 절의 조문을 적용한다.