에너지를사용하는새로운기술로는태양전지,연료전지,하이브리드등이연구되고있으며,이가운데일부는이미우리생활과산업에이용되고있다.태양전지지구에도달하는태양에너지는태양이방출하는전체에너지가운데20억분의1에불과하다.그가운데약70%정도만흡수되고나머지30%는다시우주공간으로반사된다.그렇다고하더라도지표면에는1m2당1초에1,000W정도되는양의에너지가도달한다.이것은가정에서많이사용하는20W전구식형광등50개를켤수있는에너지다.태양전지를이용하면이런막대한양의태양에너지를직접전기에너지로전환시킬수있다.태양전지는1954년미국에서발명했으며,인공위성에처음으로사용되었다.당시태양전지의발전효율은불과4%정도였다.지금도태양전지의효율은보통10%정도이지만,최근에는효율이40%가넘는태양전지도개발되었다고한다.태양전지는다양한물질로만들수있지만,가장널리쓰이는것은규소이다.규소에극..
재생에너지는계속해서다시생산하여사용할수있는에너지자원이지만아직까지는그양이충분하지않다.따라서지구환경과에너지고갈문제를근본적으로해결하기위해서는새로운에너지자원의개발이필요하다.새로운에너지자원으로대표적인것은핵융합에너지,수소에너지등이며,이에너지들은아직본격적으로실용화되지는않았지만,미래를대비해활발하게연구가진행되고있다.핵융합에너지태양과같은별들의중심은1억℃이상의초고온플라스마상태이다.이러한상태에서는수소와같은가벼운원자핵끼리융합하여헬륨과같이더무거운원자핵으로바뀌는핵융합반응이일어난다.이때핵융합전보다핵융합후에질량이줄어드는데,이감소된질량에해당하는만큼이열에너지형태로방출된다.이처럼핵융합반응으로방출되는에너지를핵융합에너지라고한다.핵융합발전은높은온도에서핵융합을인위적으로일으켜서방출되는에너지를이용하는장치이다.하지만원자핵을융합시키는것이쉬운일이아니다.먼저..
인류는화석연료의사용으로인한오염으로부터지구환경을보존하고지속가능한발전을위해새로운에너지자원을얻으려고노력하고있다.화석연료는한번사용하면다시재활용할수없는에너지자원이다.따라서최근에는계속해서다시생산하여사용할수있는재생에너지에대한관심이높아지고있다.대표적인재생에너지로는태양광이나태양열을이용하는태양에너지,풍력에너지,파도나조석간만을이용하는해양에너지,지열에너지,바이오에너지등이있다.태양에너지지구가태양으로부터1~2주동안받는에너지는지구에매장된화석연료전체에상당하는양이다.태양에너지를이용하는방식은태양열을직접이용하는방식과태양광을이용하여전기를생산하는방식이있다.태양열을이용하는경우는대표적인예로태양열난방이있다.태양열난방은가정이나사무실의온수와난방에태양열을직접이용하는것이다.태양열을이용해전기를생산하는경우도있다.태양열발전기는햇빛을이용해100~400℃의뜨거운..
16세기부터유럽에서는석탄을대량으로캐내기시작했으며,19세기중반에는유전이개발되면서원유가석탄을대체하는새로운에너지원으로각광을받게되었다.그러면석탄과원유는어떻게채굴할까?석탄의경우에는탄층이발달되어있는위치에따라석탄의채굴방법이다르다.탄층이지표근처에수평으로발달된경우에는노천에서채굴을하며,탄층이지하깊은곳에발달되어있는경우에는항내에서채굴하는방법을선택한다.특히,항내채굴의경우에는지하수오염과같은환경피해를줄수있으므로이에대한대비가필요하다.원유를채굴하는방법은원유가있는지층에시추를하여파이프로빼내는방법과원유가배어있는셰일,사암등과같은퇴적암에서원유를여러가지기술로빼내는방법이있다.그런데해저깊은곳의유전에서원유를빼낼때발생하는사고는바다생태계에심각한영향을주기때문에고도의기술과주의가필요하다.방사성물질로이용되는우라늄이함유된광석을우라늄광이라고한다.우라늄광은화강암질암..
석탄이나원유와같은화석연료이외에에너지원으로널리사용되고있는것이원자핵에너지이다.원자핵에너지는무엇이며,어떻게에너지를만드는것일까?원자는원자핵안에+전하를가진양성자와,전하를갖지않으면서질량은양성자와거의같은중성자로이루어져있다.그런데산소나철과같은대부분의원소는원자핵이안정하여쉽게변하지않는다.하지만어떤원자의원자핵은불안정해서스스로다른원자핵으로변하는핵분열을하는데,이때방사선이방출된다.이와같이자연상태에서방사선을방출하는원소를자연방사성원소라고하며,이러한원소가일정한비율이상으로들어있는물질을방사성물질이라고한다.그러면이러한방사성물질은어디에그리고어떻게이용되고있을까?원자력발전이방사성물질의성질을이용한대표적인예이다.원자력발전은방사성원소의핵이분열할때나오는에너지를이용하여열과전기를얻는방법이다.핵발전에사용되는연료는우라늄이다.자연계에있는우라늄가운데약99.3%가..
인류는화석연료를언제부터사용했을까?인류가석탄을연료로이용했던최초의기록은기원전300여년경작성된것으로‘대장간에서석탄을연료로사용했다.’라는말이나온다.따라서인류는2,000여년이전부터석탄을연료로사용했다는것을알수있다.하지만석탄이널리이용되기시작한것은18세기중엽영국에서시작된산업혁명이후부터이다.사실산업혁명을이끈에너지원도석탄이었다.인류는석탄과석유와같은화석연료를사용하면서부터크게발전하였다.석탄과석유와같은화석연료는어떤환경에서어떻게만들어졌을까?석탄은지구가생성될때부터땅속에있었던것은아니다.석탄은지표에살던나무,덤불,풀등과같은식물이땅속에묻힌뒤굳어져서만들어진것이다.지구가생성된후,물속에서서식하던식물은지금으로부터약4억5천만년전에육지로올라와육상식물로서식하게된다.이때의육상식물들은씨가없는식물종으로오늘날의고사리종과같은것이었다.그러나그당시고사리는20m가..
식물은태양에너지를이용하여이산화탄소나물과같은단순한분자로부터탄수화물을생산하는데,이과정을광합성이라고한다.광합성은식물의잎에있는엽록체라는세포소기관에서이루어지며,광합성과정에서산소가발생한다.식물은광합성으로생산한탄수화물중에서일부만을사용하고,나머지대부분은식물체에저장한다.모든생물체는살아가는데필요한에너지를얻기위해다양한방법으로먹이를얻는다.미생물이나동물은식물과달리스스로먹이를만들수없기때문에식물이나다른동물을섭취한다.즉,지구의모든생명체는광합성으로만들어진탄수화물을섭취하고,그것을다시이산화탄소와물로분해하면서그때발생한에너지로생명활동을유지한다.이렇게생물체가탄수화물로부터필요한에너지를얻는데에는산소가필요하다.그런데광합성에의해생명체에필요한산소가방출되므로,광합성은지구에서생명체가살아가는데필수적인과정이라고할수있다.결국지구의모든생물체에필요한에너지의근원은태..
지구가탄생한이후대기의성분은끊임없이변화하면서지구의환경변화에많은영향을주었다.과학자들의연구에따르면생명이탄생할무렵지구대기에는오늘날보다훨씬많은양의이산화탄소가있었으며,이로인해생명이탄생하고진화할수있었다고한다.초기지구대기에많이포함되어있던이산화탄소는식물의광합성작용과바닷물에녹아있던탄산칼슘과결합하여섬회암이되면서침전하는등점차감소하였다.오늘날의대기는식물의광합성과호흡,화산폭발로인한가스배출,자연적인산불,그리고바닷물에의한용해등여러요소들에의해균형을이루고있다.그런데산업혁명이후과도한화석연료의사용으로이산화탄소의배출량이증가하면서최근에는이산화탄소로인한기후문제가나타나게되었다.대기중이산화탄소의증가는기후변화에어떤영향을미치는것일까?18세기말시작된산업혁명은에너지자원과에너지전환에대한혁명이었다.사람들이이전과달리석탄과같은화석연료를대대적으로사용하게되면서광합성..