영원히 마르지 않는 무한 청정에너지, 신재생 에너지!
지구를 살리고, 인류의 지속 가능한 미래를 책임질 신재생 에너지의 모든 것
기후 변화는 오늘날 인류가 당면한 가장 심각한 위협 중 하나입니다. 기후 변화를 막기 위해 세계 각국은 탄소 중립을 목표로 자연의 청정에너지로 전기를 만들어 쓰는 신재생 에너지의 비중을 빠르게 늘려 가고 있습니다. 우리나라도 산비탈이나 산등성이에 줄지어 선 태양광 발전 패널이나 풍력 발전기를 이전보다 자주 볼 수 있지요. 먼 미래의 에너지로만 여겨지던 신재생 에너지가 어느새 우리 삶 가까이 성큼 다가와 있는 것입니다. 미래생각발전소 시리즈 제20권『무한 청정에너지의 꿈, 신재생 에너지』는 위기에 처한 지구를 살리고, 인류의 지속 가능한 성장을 책임질 신재생 에너지에 대해 어린이들이 알기 쉽게 들려주는 책입니다.
우리는 에너지 없이 단 하루도 살 수 없습니다. 음식을 만들 수도, 자동차를 탈 수도, 휴대 전화를 사용할 수도 없습니다. 이처럼 생존에 꼭 필요한 에너지를 우리는 그 동안 자연에서 석탄, 석유, 가스와 같은 화석연료를 채굴하여 마음껏 써 왔습니다. 하지만 자연의 에너지 자원은 한정되어 있어서 앞으로 머지않아 더 이상 화석연료를 사용할 수 없게 된다고 합니다. 화석연료는 사용 과정에서 대기 중으로 이산화탄소와 같은 온실 가스를 내뿜어 지구 온난화의 원인이 되고 있으며, 이로 인해 지구는 극심한 가뭄과 홍수, 산불, 이상 기온 등 기후 변화로 신음하고 있습니다. 사람들은 오래전부터 화석연료를 대체할 새로운 에너지를 찾기 위해 온 힘을 쏟아 왔는데, 그것이 바로 신재생 에너지입니다. 신재생 에너지는 기존의 화석연료에 새로운 기술을 적용하여 사용하는 신에너지와 자연에 무한히 존재하는 태양, 바람, 물 등을 활용하는 재생 에너지로 나뉩니다. 태양광과 태양열 에너지, 풍력과 수력, 바이오 에너지 등 우리가 흔히 떠올리게 되는 청정에너지가 바로 이 재생 에너지이지요.
신재생 에너지는 온실 가스 배출량이 적거나 없어서 환경오염이 적고, 원자력처럼 방사능 누출을 걱정할 필요가 없는 안전한 에너지입니다. 무엇보다 고갈될 걱정 없이 지속적으로 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 또한 에너지가 필요한 장소와 가까운 곳에서 에너지를 생산할 수 있어 에너지 안보에도 도움이 되지요. 하지만 신재생 에너지는 개발과 설치에 많은 비용이 들고, 발전하는 시간과 양을 예측하기 어려워 독립 전원으로 사용하기 어렵다는 단점이 있습니다. 이를 보완하기 위해서는 배터리와 같은 에너지 저장 장치를 비롯해, 에너지를 효율적으로 전송하고 배분하는 스마트 그리드 등 미래 에너지 관련 기술들이 필요합니다. 이 책은 이처럼 어린이 독자들이 다양한 신재생 에너지의 원리와 장단점, 앞으로의 과제를 살펴봄으로써, 신재생 에너지를 중심으로 하는 미래 에너지 세상을 준비하도록 돕는 길잡이가 되어 줄 것입니다.
● 시리즈 소개
세상에 흩어져 있는 온갖 지식, 새롭게 체계를 잡다!
지식의 새로운 형태를 제시하는 ‘미래생각발전소’ 시리즈
미래생각발전소는 하나의 소재를 중심으로 그와 관련된 정치, 경제, 사회, 문화, 역사 등을 새롭게 통합하여 보여 준다. 하나의 소재에 대해 학년과 영역별로 나뉘어 흩어져 있는 단편적인 지식과 정보들을 한데 모으고 새롭게 체계를 잡아 다양하면서도 깊이 있는 지식을 제공하고자 기획된 시리즈이다.
출간 순서
1. 검은 눈물, 석유
2. 문명의 수레바퀴, 철
3. 푸른 미래, 바다
4. 위기의 밥상, 농업
5. 바람과 태양의 꽃, 소금
6. 흙으로 빚은 역사, 도자기
7. 믿음의 불편한 진실, 종교
8. 역사를 바꾼 위대한 알갱이, 씨앗
9. 경제의 핏줄, 화폐
10. 지구와 인간의 생명줄, 물
11. 달콤한 속에 숨겨진 진실, 초콜릿
12. 숨은 권력, 미디어
13. 미래 세계의 중심, 인공지능
14. 인류만이 남기는 흔적, 쓰레기
15. 자연의 마지막 경고, 기후 변화
16. 두 얼굴의 에너지, 원자력
17. 자연의 역습, 감염병
18. 교통수단, 세상의 거리를 좁히다
19. 산업의 쌀, 반도체
20. 무한 청정에너지의 꿈, 신재생 에너지
Chapter1 우리 삶에 없어서는 안 될 에너지
에너지 없이 하루라도 살 수 있을까? … 10
생각발전소 1차 산업혁명부터 4차 산업혁명까지 … 13
불과 전기를 사용하게 되다 … 16
[생각발전소] 에디슨, 전기의 시대를 열다 … 20
에너지의 시대를 살다 … 23
에너지 고갈과 기후 변화, 지구의 위기 … 26
Chapter2 다양한 에너지의 특징
에너지에는 어떤 것들이 있을까? … 32
에너지는 변할 뿐 없어지지 않는다 … 35
[생각발전소] 에너지를 이해하는 첫걸음, 열역학 법칙 … 38
산업혁명과 화석 에너지 … 40
지속 가능한 미래를 위한 신재생 에너지 … 44
Chapter3 새롭게 태어난 화석 에너지, 신에너지
신에너지란 무엇일까? … 50
산소와 결합하면 물이 되는 수소 에너지 … 53
[생각발전소] 각국의 탄소 중립 약속과 RE100 … 57
연료전지는 배터리일까, 발전기일까? … 60
석탄의 놀라운 변신, 석탄 가스화·액화 … 64
Chapter4 자연이 주는 선물, 재생 에너지
재생 에너지란 무엇일까? … 70
태양 빛을 전기로! 태양광 에너지 … 71
태양의 열을 그대로 쓰는 태양열 에너지 … 77
바람의 힘, 풍력 에너지 … 81
물의 힘, 수력 에너지 … 86
마그마의 선물, 지열 에너지 … 91
버리는 식용유로 ...연료를! 바이오 에너지 … 95
버려지는 쓰레기를 이용하는 폐기물 에너지 … 99
바닷물의 힘, 해양 에너지 … 102
Chapter5 그 밖의 미래 에너지 관련 기술들
값싸고 안전하지만 조심해서 다뤄야 할 원자력 … 108
불타는 얼음, 메테인하이드레이트 … 112
필요할 때 사용하는 에너지 저장 장치, 배터리 … 115
[생각발전소] 리튬, 제2의 자원 전쟁 … 120
다양한 에너지 저장 장치들 : 양수 발전, 플라이휠, 슈퍼 커패시터 … 122
에너지를 수확하다, 에너지 하베스팅 … 125
똑똑한 전력망, 스마트 그리드 … 129
[생각발전소] 다시 주목받는 직류, 초고압 직류 송전(HVDC) … 132
Chapter6 에너지의 미래와 그 영향
신재생 에너지, 꼼꼼히 따져 봐야 하는 이유는? … 136
생각발전소 탄소 배출권을 사고파는 탄소 배출권 거래 제도 … 140
에너지 절약의 꿈, 블루 이코노미와 지속 가능한 생태 도시 … 142
나라마다 다른 에너지 정책 … 146
우리나라의 에너지 정책은? … 152
[생각발전소] 신재생 에너지 시대에 유망한 직업은? … 157
에너지 없이 하루라도 살 수 있을까?
우리의 하루를 살펴볼까요? 아침에 일어나면 수돗물로 세수를 하고, 엄마가 요리한 아침밥을 먹고 학교로 가요. 학교에 걸어서 가는 친구도 있고, 버스나 지하철을 타고 가는 친구도 있지요. 학교에 가면 계절에 따라 냉방이나 난방이 켜져 있어요. 천장에는 전등이 환하게 켜져 있고, 수업 시간에 선생님이 빔 프로젝터를 사용하기도 해요. 식당에 가면 가스나 전기를 사용해 맛있는 점심을 만들고, 식기 세척기가 돌아가며 설거지를 하지요. 집에 돌아오면 밤에 잠들 때까지 거실과 방에 환하게 불이 켜져 있어요.
이 모든 과정에 필요한 게 바로 에너지예요. 각 가정에 깨끗한 물을 공급하기 위해 어떤 에너지가 얼마나 사용되었는지 생각해 본 적 있나요? 전등이나 에어컨을 켜는 전기, 음식을 만들 때 쓰는 가스, 버스나 지하철이 달릴 때 필요한 석유나 전기는 어떻게 만들어졌을까요?
석유나 가스, 전기가 없는 삶을 생각해 보세요. 냉·난방기를 켤 수 없으니, 겨울에는 얼마나 춥고, 여름에는 얼마나 더울까요? 또, 쌀이나 고기 등을 날것으로 먹어야 하고, 냉장고에 있는 음식들은 다 녹고 상하겠지요. 밤에 불을 켤 수도 없을 거예요. 가정에 전기가 들어오지 않는 것보다 더 심각한 것은 교통수단과 통신, 금융까지 모두 마비된다는 사실이에요. 자동차나 버스, 지하철이 움직일 수 없을뿐더러, 전파를 주고받는 기지국이 마비되어 휴대전화가 아무 쓸모가 없어지고, 은행 전산망이 마비되어 돈을 찾을 수도, 쓸 수도 없어지지요.
이처럼 우리가 너무나 당연하게 사용하고 있는 석유, 가스, 전기 등의 에너지는 하루라도 없어서는 안 될 중요한 것들이에요. 아무리 기술이 발달하고 4차 산업혁명 시대가 온다고 해도 인류가 살아서 의식주 생활을 하는 동안 어떠한 형태로든 에너지가 필요하지요.
-10~12쪽 중에서-
지속 가능한 미래를 위한 신재생 에너지
화석연료가 점점 줄어들기 시작하자, 사람들은 고갈될 염려가 없으면서 값싸고 효율적인 에너지를 찾기 위해 노력해 왔어요. 이런 에너지를 대체 에너지, 지속 가능 에너지, 재생 에너지 등 다양한 이름으로 불러요. 우리나라에서는 2013년 신재생 에너지법을 정했는데, 신재생 에너지란 “기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나, 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물 유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지”라고 정의하고 있어요.
신재생 에너지는 신에너지와 재생 에너지로 나뉘어요. 신에너지는 석탄이나 석유, 천연가스 같은 화석 에너지를 그대로 사용하는 것이 아니라 기존의 에너지원에 새로운 기술을 적용하여 얻었다고 해서 붙인 이름이에요. 우리나라는 국제에너지기구(IEA)에서 정하는 재생 가능 에너지(Renewable Energy)와 별도로 신에너지를 구분하고 있는데, 연료전지와 석탄 액화·가스화 에너지, 수소 에너지 등이 있어요.
물에 전기를 가하면 수소와 산소로 분해되는데, 연료전지는 이러한 화학 반응을 거꾸로 이용해서 수소와 산소를 결합하여 전기를 생산해요. -44쪽 중에서-
김영모 [저]
서울대학교 원자핵공학과에서 학사와 석사 학위를, 독일 아헨 공대에서 핵융합 전공으로 박사 학위를 받았다. 삼성종합기술원에서 15년간 일하며 PDP(플라스마 디스플레이 패널) 연구와 신사업 발굴, 해외 협력, 기획 업무를 했으며, 지금은 투자 자문회사 더세메이온을 운영하고 있다. [교통수단, 세상의 거리를 좁히다]는 두 번째 책으로, 미래의 모빌리티 세계를 상상하며 현재와 과거, 미래를 넘나들면서 즐겁게 원고를 썼다. 앞으로도 과학기술과 역사를 바탕으로 미래에 대한 이해와 비전을 제시하는 책을 쓰고 싶다고 한다. 쓴 책으로는 『두 얼굴의 에너지, 원자력』이 있다.
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