신재생 에너지

1. 신재생 에너지

신재생 에너지는 신에너지와 재생 에너지를 합쳐 부르는 말이다. 신에너지에는 연료 전 지, 석탄 액화 가스화, 수소 에너지 등이 있고, 재생 에너지에는 태양광, 태양열, 바 이오매스, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 등이 있다.

신재생 에너지는 자연적인 제약 이 크고 화석 에너지에 비해 경제적 효율성이 떨어지지만, 환경 친화적이면서 화석 에너지의 고갈 문제와 환경오염 문제를 해결할 수 있다. 신재생 에너지는 유가의 불 안정과 기후 변화 협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 점차 커지게 되었다. 국내 철도산업에서도 신재생에너지 에너지 도입사례는 점차 증가하고 있으나, 아직까지는 태양광, 풍력, 지열 등에 한해서 부분적으로 적용되고 있다.

 

(1) 태양광

태양 빛을 태양전지를 이용해 전기 에너지를 생산하는 방식으로, 철도노반 시설에 적용 가능한 범위는 지상 역사건물, 현장 가설사무실, 승강장 홈지붕, 토공 비탈면, 방음판 등이다.

 

(2) 풍력 공기의 유동이 가진 운동에너지를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키는 방식으로, 선로변 소형 풍력 발전장비, 풍력 가로등 등이 있다.

 

(3) 지열 지하의 증기나 고온의 지하수로부터 열을 받아들여 발전하는 방식으로, 고온의 증기 를 얻어 증기 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 방식으로, 승강장 및 선로 자동제설 시스템, 정거장 냉난방 설비 등이 있다.

 

(4) 유출지하수 활용 유출지하수 활용은 지하철·터널, 대형건축물 등의 지하공간을 개발할 때 자연스럽게 밖으로 흘러나오는 지하수를 활용하여 냉난방과 온수공급를 공급하는 방식으로, 열 이 잘전달되는 화강암 기반의 국내 지질 환경에 적합한 신재생에너지이다.

 

 

2. 탄소저감형 건설재료

1. 저탄소콘크리트(Low Carbon Concrete)

저탄소콘크리트는 시멘트 대체 혼화재로서 플라이 애시 및 콘크리트용 고로슬래그 미분말을 결합재로 대량 치환하여 제조된 삼성분계 콘크리트중 치환율이 50%이상, 70%이하인 콘크리트이다.(「KCS 14 20 01 콘크리트공사 일반사항」의 2.3 저탄소콘 크리트) 저탄소콘크리트는 일반 콘크리트와 비슷한 수준의 강도를 가지나 제설염해 저항성 등 내구성 면에서는 더 우수하다. 특히, 겨울철 제설제 염분의 콘크리트 침투로 인한 부식현상으로 도로의 보수 비용이 꾸준히 증가할 수 있으나, 최근 개발된 저탄소콘 크리트의 경우 내부 조직이 견고해 염분의 침투속도를 줄이는 효과가 있어, 일반 콘 크리트 대비 수명이 약 4배 이상 증가된다. 또한 주 원료인 고로슬래그 가격은 기존 시멘트의 70% 수준으로, 고로슬래그를 활 용하여 콘크리트를 제조 시 기존 콘크리트 보다 경제적으로도 유리한 것으로 평가 된다.

 

(1) 저탄소콘크리트는 혼화재 대량 사용에 따라 품질관리가 미흡할 경우 초기 강도발현 지연, 탄산화 저항성 감소 등 내구성 변동에 영향이 크므로 용도와 타설부위에 따라 단위 결합재량의 조정, 혼합비율 및 치환율 조정, 조강형 고성능 화학 혼화제 사용 등 별도의 조치 및 검토가 필요하다. 또한, 시공시 양생방법, 양생기간 및 마감재 코 팅 등의 적절한 조치를 통해 콘크리트의 성능을 확보하여야 한다.

 

(2) 저탄소콘크리트는 「KCS 14 20 01 콘크리트공사 일반사항」의 2.3 저탄소콘크리트 규정에 따라 설계기준강도 40 MPa 미만의 보통콘크리트 강도범위에 적용한다.

 

(3) 기타 저탄소콘크리트에 관한 사항은 「KCS 14 20 01 콘크리트공사 일반사항」의 2.3 저탄소콘크리트 규정에 따른다.

 

 

2. GFRP(철근대체 유리섬유 보강근)

유리섬유는 유리로 된 극세 섬유로 이루어진 물질로 유리인 만큼 단열성이 뛰어나 며 녹슬지 않는 소재다. 이 유리섬유를 활용해 만들어 철근 콘트리트의 철근을 대체 하고 있는 재료가 유리섬유 강화폴리머(GFRP, Glass Fiver-Reinforced Polymer)다. GFRP는 유리섬유(Glass Fiber)를 주요 보강재로 해 다양한 수지를 감싸 가공한 복 합 구조재다. 일반적으로 무게는 알루미늄보다 가볍고, 철보다 우수한 내식성과 내 열성, 내부식성을 가지고 있다. GFRP는 외부 콘크리트가 손상이 되더라도 내부 보강근인 GFRP의 강도는 유지되 어 보수 작업도 철근 콘크리트에 비해 단순하게 처리할 수 있다. 무엇보다 철근을 생산할 때는 고철과 석회석 등을 사용하여 화석연료만큼이나 탄소를 배출하나, GFRP를 생산할 때는 고철이나 석회석이 필요하지 않아 탄소배출량을절감할 수 있 다. GFRP 보강근의 물리·역학적 특성에 상당한 영향을 미칠 수 있는 특성들은 미소 한 부피, 섬유의 종류 및 품질, 매트릭스 수지, 섬유의 위치, 품질조절, 제작과정 등 이 그예이다. GFRP 보강근은 공학적 성능에 따라 각각 다른 품질로 구분되어 사용 되어야 한다. 설계 목적에 따라 설계자는 GFRP 보강근의 공칭강도를 선택하여 적용할 수 있다. GFRP 보강근들의 탄성계수는 강도와 비슷하게 정해진다. 탄성계수의 최소값은 섬유의 형태에 따라 정해지며, 설계목적에 따라 엔지니어는 최소 탄성계수를 선택해야한다.

 

 

3. 순환골재(recycled aggregate)

순환골재는 건설폐기물을 물리적 또는 화학적 처리과정 등을 통하여 순환골재 품 질기준에 적합하게 만든 골재로, “건설폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률” 제2조제7 호의 규정에 적합한 골재를 말한다. 순환골재는 도로공사용, 건설공사용, 주차장 또는 농로 등의 표토용, 순환골재 재활 용제품 제조용, 매립시설의 복토 등에 주로 사용된다. 순환골재로 활용하려면 기본 적으로 유기이물질 함유량이 부피기준 1% 이하, 유해물질 함유기준 및 토양오염기 준 이내여야 한다.

(1) 순환골재 콘크리트에 사용되는 일반 골재 및 순환골재의 품질은 KS F 2527의 규격 에 적합하여야 한다.

(2) 순환골재 콘크리트의 제조에 있어서 순환굵은골재의 최대 치수는 25 mm 이하로 하 되, 가능하면 20 mm 이하의 것을 사용하는 것이 좋다.

(3) 순환골재를 사용한 콘크리트의 설계기준압축강도는 27 MPa 이하로 하며, 서중 및 한중콘크리트를 제외한 특수콘크리트에는 사용하지 않는다.

(4) 기타 순환골재에 관한 사항은 「KCS 14 20 21 순환골재 콘크리트」의 규정에 따른다.

   

출처- 국가철도공단KRC-02070