지속 가능한 사회와 에너지

에너지를 둘러싼 미래 과학의 모든 것

《세상을 바꿀 미래 과학 설명서 2: 지속 가능한 사회와 에너지》는 오늘날 개발되고 있는 다양한 에너지 기술을 소개한다. 전기, 마실 물, 식량 등 인류의 생존에 꼭 필요한 미래의 에너지와 관련된 기술을 다룬다. 아홉 가지 에너지 기술과 국제 사회의 협약, 그에 관한 논쟁이 담겨 있다. 태양빛을 전기로 전환하는 태양광 발전, 바람으로 거대한 날개를 돌려 전기를 얻는 풍력 발전, 전기 공급자와 소비자를 양방향으로 연결해 에너지 효율을 높이는 스마트 그리드, 환경오염 물질을 배출하지 않는 수소 연료전지, 버려지는 에너지를 모아 전기로 바꾸는 에너지 하베스팅, 태양처럼 무한한 에너지를 만드는 핵융합 발전, 바닷물을 식수로 만드는 해수 담수화 기술, 식량 위기를 해결할 농업 기술, 기후 변화를 막기 위한 국제 사회의 협약에 관해 이야기한다. 밤에도 태양광 발전을 할 수 있는지, 전기를 필요한 만큼만 만들어서 쓸 수는 없는지, 핵에너지는 안전한지, 물 부족과 식량 부족 문제는 어떻게 해결할지 등 에너지 기술과 관련된 다양한 궁금증도 풀어 준다.

들어가는 글: 착한 에너지를 찾아서 4

1 태양광 발전: 밤에도 전기를 만들 수 있을까?
태양광을 전기로 바꾸는 태양 전지 17
우리나라의 태양광 발전소 24
태양광 자가 발전의 시대 30
태양광 발전의 최대 단점을 극복하다 34
미래의 태양광 발전과 그것이 가져올 미래 36

2 풍력 발전: 바람이 석탄을 대신할 수 있을까?
인류와 바람의 역사 45
풍력 발전기는 어떻게 발전해 왔을까 49
세계의 풍력 발전 산업 57
해결해야 할 몇 가지 문제 60

3 스마트 그리드: 전기를 필요한 만큼만 만들 수는 없을까?
에너지를 아끼는 기술, 스마트 그리드 68
스마트 그리드에 필요한 핵심 기술 72
송전 효율을 높이는 기술 77
우리나라 스마트 그리드 현주소 80

4 수소 연료전지: 착한 연료일까, 제2의 석유일까?
점점 더 심해지는 미세먼지 85
친환경적인 수소 연료전지 자동차 86
수소 연료전지는 어떻게 생겼을까 91
수소를 얻는 다양한 방법 95
우리나라의 수소 연료전지 시스템 97
연료전지는 정말 착한 기술일까 99

5 에너지 하베스팅: 버려지는 에너지를 모아서 쓸 수 있을까?
스마트 시대의 전력 공급 장치 103
압력을 이용하는 압전 에너지 하베스팅 106
정전기를 이용하는 정전 에너지 하베스팅 111
단점을 보완한 하이브리드 에너지 하베스팅 115
멀고도 가까운 미래, 스마트 도시 117

6 핵 발전: 핵에너지는 과연 안전할까?
이산화탄소를 줄이는 두 가지 방법 121
위험하지만 필요한 핵분열 발전 123
지속 가능한 핵융합 에너지 129
핵에너지의 미래 137

7 미래의 물: 마실 물을 어떻게 구할까?
세계 곳곳에서 벌어지는 물 분쟁 142
땅이 정수한 물, 지하수를 개발하다 144
바닷물을 이용하는 담수화 기술 145
전기 없이 깨끗한 물을 만드는 적정 기술 151
물 절약 시스템, 스마트 워터 그리드 154

8 미래의 식량: 식량 위기를 어떻게 해결할까?
첨단 농업 시대를 열다 160
가축을 대신할 고기를 만들다 165
새로운 식재료를 발굴하다 168
식량 위기와 식량 자급률 172

9 환경 제도: 지속 가능한 세계는 가능할까?
지구 생명체를 지키는 온실 효과 179
지구 온난화의 주범, 온실 가스 182
기후 변화를 막기 위한 노력 184

사진 출처 190
찾아보기 193

인류는 지금까지 엄청난 양의 에너지를 써 왔고, 사용량은 점점 더 늘고 있어요. 이 에너지에는 인체에 영양분을 공급하는 식물성, 동물성 음식부터 자동차, 배, 비행기 등을 움직이는 데 필요한 석탄, 석유와 같은 화석 연료,
그리고 현대 문명사회를 지탱하는 중요한 에너지인 전기까지 거의 모든 형태의 에너지가 포함됩니다. 그렇다면 이렇게 오랫동안 사용되고 있는 에너지는 어디에서 온 것일까요? 지구가 생겨날 때부터 지구 어딘가에 숨어 있던 것일까요?
우리가 사용하는 에너지 중 우라늄, 플루토늄 등을 이용한 핵에너지와, 지구와 달의 인력 때문에 생기는 조력 에너지를 제외한 거의 모든 에너지는 태양 에너지가 전환된 것입니다.(15쪽)네덜란드 암스테르담에는 독특한 클럽이 있습니다. 바닥 전체에 압전 소자가 설치되어 있어 사람들이 춤을 추며 움직일 때마다 한 사람당 5~10와트의 전기 에너지가 만들어지는 곳이에요. 이처럼 바닥에 압전 소자를 설치하면
사람들이 걸을 때 생기는 압력을 전기 에너지로 전환해 사용할 수 있습니다. 압전 소자를 자동차가 다니는 도로에 설치해 가로등과 신호등을 작동시킬 전기를 얻을 수도 있어요. 놀랍게도 압전 마이크, 압전 스피커, 가스난로 점화 장치,
라이터 등 압전 소자를 이용한 기기는 이미 일상 곳곳에서 다양하게 사용되고 있습니다.(106~107쪽)배양육이란 동물의 세포를 이용해 만든 고기로, 시험관 육류(in-vitro meat)라고도 불립니다. 배양육을 만드는 과정은 다음과 같아요. 먼저 돼지, 소 등 동물의 근육에서 근육 성장에 관여하는 줄기세포를 추출합니다. 그리고 아미노산,
탄수화물 등 필수 영양소가 함유된 물에 줄기세포를 담가 배양해요. 그러면 보통 근육 세포 1개에서 1조 개 정도의 세포가 만들어집니다.
배양육을 만드는 데 필요한 면적은 동물을 사육하는 데 드는 면적의 1퍼센트입니다. 물은 4퍼센트만 있으면 돼요. 온실 가스도 기존의 4퍼센트밖에 배출하지 않기 때문에 친환경적입니다.(166쪽)

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과학 선생님이 들려주는 쉽고, 재미있고, 논쟁적인 미래 이야기미래를 정확하게 예측할 수 있는 사람은 아무도 없다. 그러나 자율주행 자동차, 사물인터넷, 에너지 하베스팅과 같은 첨단 기술은 지금까지와는 전혀 다른 세상을 만들어 나갈 것이다.《세상을 바꿀 미래 과학 설명서 1, 2》는 인공지능과 에너지를 둘러싼 미래 과학이 어떤 원리로 작동되고 어디까지 발전했는지, 어떤 문제를 일으킬 수 있는지 알기 쉽게 설명한다. 미래 과학 기술을 올바르게 볼 수 있는 시각을 기르려면, 원리와 과정을 이해하는 것이 무엇보다 중요하다. 이 책은 똑똑하게 미래를 준비하려는 청소년을 위한 맞춤형 안내서다.