과학도서 - 에너지 전환과 대체에너지 에너지를 절약할수 있는 방안 과학숙제

30928 이은정
◎ 에너지 전환의 예를 설명.
에너지의 형태 및 전환 : 에너지는 운동 에너지와 위치 에너지의 합인 역학적 에너지, 열에너지 외에도 전기 에너지, 화학에너지, 소리 에너지, 태양 에너지, 빛에너지, 핵에너지 등 여러 형태가 있는데 이들 에너지는 서로 전환이 가능하다.

1. 미끄럼틀의 예

위치 에너지 → 운동 에너지(사람을 내려오게 함), 열 에너지(엉덩이가 뜨뜻해 진다.)

2. 전동기의 예.

전기 에너지 → 운동 에너지, 소리 에너지(전동기에서 나는 소리), 열에너지(전동기를 사용하면 전동기가 뜨거워 진다.)

3. 전기 난로의 예

전기에너지 → 열에너지, 빛에너지.

4. 수력발전의 예

높은 곳의 물의 위치 에너지 → 발전기 터빈의 운동 에너지 → 전기 에너지

5. 화력 발전의 예

석탄이나 석유 등 화석 연료의 화학 에너지 …(생략)

6. 원자력 발전의 예

7. 백열전구의 예

8. 세탁기의 예

9. 화석 연료의 예

10. 건전지, 축전지의 예

화학 에너지 → 전기 에너지(화학적인 연료가 건전지등의 전지에 들어 있으며 그 화학 연료가 전기 에너지로 전환)

11. 식물의 광합성의 예

빛에너지 → 화학 에너지(태양의 빛 에너지가 식물의 광합성에 의해 식물 체 내에 화학 에너지로 전환되어 저장된다.)

12. 마찰의 예

역학적 에너지 → 열 에너지

① 손바닥을 비비면 열이 난다.(운동 에너지의 전환)

② 톱으로 나무를 켤 때 열이 난다.(운동 에너지의 전환)

③ 자동차가 급정거를 하면 타이어에서 연기가 난다.

④ 운석이 대기권에 진입할 때 공기와의 마찰에 의해 타버린다.

◎ 에너지를 절약할 수 있는 방안

1. 온가족이 함께 식사를 한다.

주1회 온가족이 함께 식사할 경우

- 월절감전기량 : 3kWh 300원 (월전기량이 200kWh인 가정의 경우 조명에서 1.5% 절감)

- 월절감가스량 : 1㎥ 443원 (가스사용량이 20㎥라면 5% 절감)

- 연간 합계 : 743원 × 12월 = 8,916원 - 전국 1,300만가구중 10% 적용할 경우

2. 전력손실을 방지 할 수 있도록 한다.

- TV?오디오의 경우 대당 약5W 소모되므로 한 가정에서 가전제품들의 플러그를 빼지않아 소모하는 양 40W 기준

3. 목욕물을 아껴서 쓰도록 한다.

1가구당 연료 연간 사용량 15드럼

- 이중 10%가 온수에 사용되고 이중 15%를 절약할 경우

- 1,300만가구의 10% 적용할 경우 ?130만가구 × 34,200원 = 44,460백만원

4. 수돗물을 아껴쓴다.

1가구 월수도 사용량이 보통 20톤

- 1,300만가구가 10% 절약할 경우 가구당 연간 24톤 절약

5. 압력밥솥을 사용한다.

가구당 연간 가스 사용량 : 240㎥ - 요리를 압력솥에 하면 연료의 1/3 절약가능 (80㎥)

- 80㎥ × 433원/㎥ = 35,440원

- 1,300만 가구중 10% 적용할 경우 : 130만 × 35,440원 = 46,072백만원

6. TV 시청시간을 줄인다.

- 칼라TV 20인치 80W×1시간×300일 = 약24kWh

절감액 : 3백12억원

7. 냉장고는 통풍이 잘 되는 곳에 두고 사용한다.

냉장고는 주위 온도가 10℃변하면 소비전력은 10～20% 변한다. 냉장고의 뒤에는 통풍이 잘 되어야 하므로 장식용 커버를 씌우지 말고, 뒷벽으로 부터 적어도 10㎝ 떼어 놓아야 한다.

뒷쪽에는 다른 물건을 가까이 두거나 냉장고 위에 물건을 올려놓지 말아야 한다.

8. 냉난방시엔 적당한 온도로 사용한다.

여름철 에어켠 냉방온도는 26~28℃를 유지하고,

겨울철 난방온도는 18~20℃로 유지하도록 한다.

9. 고효율 조명기구를 사용한다.

40W 형광등기구는 32W 고효율형광등은 20~35%의 절전효과가 있다. (단, 반드시 별도의 32W전용 안정기를 채택해야 함)

◎ 대체 E의 개발방법

1. 바다 에너지 활용 방안

또한 조력 발전에서는 밀물 때가 되어 바닷물이 해안으로 밀려 오면 댐으로 막아 물을 가두어 둔다. 그리고는 썰물 때가 되면 수력 발전소에서처럼 댐을 열어 물을 내보내면서 전기를 얻는다. 바다의 에너지를 이용하는 마지막 방법은 온도차를 이용하는 것이다. 바닷물은 깊이 들어갈수록 온도가 차가워진다. 태양이 물을 데우기 때문에 표면의 온도가 더 따뜻하다. 이러한 온도차를 이용하여 에너지를 만드는 발전소가 일본과 하와이에서 시범적으로 만들어져 운영되고 있다.

2. 바람 에너지 활용 방안

바람이 불면 풍차가 돈다. 또한 큰 바람에 나무가 뽑히기도 하고, 지붕이 날아가기도 한다. 사람들은 바람의 에너지를 옛날부터 이용하였다. 풍차를 만들어 곡식을 빻는데 사용하기도 하였고 배에 돛을 달아 먼 나라로 여행하는데 이용하기도 하였다.

또한 바람을 에너지원으로 사용하여 전기를 만들어낼 수도 있다. 바람이 바람개비를 돌리면 여기에 연결된 발전기가 돌아 전기를 만들어낸다. 우리 나라의 경우에는 제주도의 중문단지와 한림읍에 풍력 발전기가 설치되어있다.

바람 에너지는 큰 발전소도 필요 하지 않고, 적은 돈으로 에너지를 추출 할수 있다고 들었다. 그런 것을 생각해 보면 바람에너지의 활용 방안이 조금 더 구체적으로 되었으면 한다.

3. 태양에너지 활용 방안

태양력 발전은 태양로의 원리(태양열을 오목한 반사경으로써 초점에 모으면 2000~3000℃의 고온을 얻을 수 있다. 고온 물리. 화학적 연구, 융점의 측정, 단일 결정의 생성 연구, 인조 보석 제조 등에 이용되고 있다.)를 응용하여 발전하는 방법이다. 태양력을 1개소에 집중시킨 곳에 보일러가 있어, 이곳에서 고압의 수증기가 발생되면 그것으로 터빈을 돌려 발전을 한다.

또 태양열난방은 집열 장치, 축열 장치, 보조 장치 등으로 구성되어 있다. 낮에 얻은 더운물을 온수 탱크에 저장하고 필요한 곳에 펌프로 순환시켜 난방이나 급탕에 이용할 수 있으며, 이미 가정 난방용으로 실용화되어 널리 보급되고 있다.

또한 태양 에너지는 화석연료의 한계성 및 환경오염의 심각성에 대한 인식고조에 따라 태양력발전 시스템의 보급이 증가하고 전력용 태양전지의 자체 생산이 적극적으로 추진되고 있다. 현대의 주된 에너지원인 석탄, 석유, 천연가스등 화석연료 매장량에 대한 한계성, 이의 부산물로 발생되는 공해 등을 생각하여 볼 때 가까운 장래에 닥칠 심각한 에너지 난과 환경상의 제약으로 인한 파국을 벗어나기 위하여 무공해이며 무궁무진한 태양에너지에 관심을 두게 되었고 이러한 추세로 전세계적으로 태양에너지 연구개발이 촉진되어 왔고, 기술적인 면에서 이용가능성이 입증되었으며, 태양에너지 이용 기기의 생산 및 판매가격의 감소로 경제성이 호전되고 있다. 우리 나라의 경우 지리적인 위치와 계절적 기후조건이 연중 태양에너지를 충분히 공급받을 수 있으며 특히 동절기에는 날씨가 건조하고 맑아 태양 복사 량이 많은 편이어서 태양열 이용에 매우 유리하다.

기권에 진입할 때 공기와의 마찰에 의해 타버린다.


◎ 에너지를 절약할 수 있는 방안
1. 온가족이 함께 식사를 한다.
주1회 온가족이 함께 식사할 경우
- 월절감전기량 : 3kWh 300원 (월전기량이 200kWh인 가정의 경우 조명에서 1.5% 절감)
- 월절감가스량 : 1㎥ 443원 (가스사용량이 20㎥라면 5% 절감)
- 연간 합계 : 743원 × 12월 = 8,916원 - 전국 1,300만가구중 10% 적용할 경우
?130만 × 8,916원 = 11,591백만원
2. 전력손실을 방지 할 수 있도록 한다.
- TV?오디오의 경우 대당 약5W 소모되므로 한 가정에서 가전제품들의 플러그를 빼지않아 소모하는 양 40W 기준
-절감전력량 : 40W×4시간×1,300만가구×365일=7억6천만kWh절감
-전기료절감액 : 760억원
3. 목욕물을 아껴서 쓰도록 한다.
1가구당 연료 연간 사용량 15드럼
- 이중 10%가 온수에 사용되고 이중 15%를 절약할 경우
15드럼(3,000ℓ)×10%×15%=0.225드럼(45ℓ) - 45ℓ×760원/ℓ=34,200원
- 1,300만가구의 10% 적용할 경우 ?130만가구 × 34,200원 = 44,460백만원
4. 수돗물을 아껴쓴다.
1가구 월수도 사용량이 보통 20톤
- 1,300만가구가 10% 절약할 경우 가구당 연간 24톤 절약
?1,300만가구 × 24톤 × 370원/톤 = 95,784백만원
5. 압력밥솥을 사용한다.
가구당 연간 가스 사용량 : 240㎥ - 요리를 압력솥에 하면 연료의 1/3 절약가능 (80㎥)
- 80㎥ × 433원/㎥ = 35,440원
- 1,300만 가구중 10% 적용할 경우 : 130만 × 35,440원 = 46,072백만원
6. TV 시청시간을 줄인다.
TV시청을 1일 1시간 단축하면 연간 한대당 24kWh절약, (300일기준)
- 칼라TV 20인치 80W×1시간×300일 = 약24kWh
1,365만대(한집에 적어도 1대 이상씩 있다고 가정했을 경우)×24kWh = 3억1천2백만kWh
절감액 : 3백12억원
7. 냉장고는 통풍이 잘 되는 곳에 두고 사용한다.
냉장고는 주위 온도가 10℃변하면 소비전력은 10～20% 변한다. 냉장고의 뒤에는 통풍이 잘 되어야 하므로 장식용 커버를 씌우지 말고, 뒷벽으로 부터 적어도 10㎝ 떼어 놓아야 한다.
뒷쪽에는 다른 물건을 가까이 두거나 냉장고 위에 물건을 올려놓지 말아야 한다.
8. 냉난방시엔 적당한 온도로 사용한다.
여름철 에어켠 냉방온도는 26~28℃를 유지하고,
겨울철 난방온도는 18~20℃로 유지하도록 한다.
9. 고효율 조명기구를 사용한다.
40W 형광등기구는 32W 고효율형광등은 20~35%의 절전효과가 있다. (단, 반드시 별도의 32W전용 안정기를 채택해야 함)
형광등기구에 반사갓을 설치하여 에너지를 아끼자

◎ 대체 E의 개발방법
1. 바다 에너지 활용 방안
바다로부터 에너지를 얻는 방법으로 크게 세가지를 들 수 있다. 파도, 밀물과 썰물, 또 물의 온도차를 이용하는 것이다. 파도가 칠 때, 물은 운동에너지를 가진다. 이 에너지로 발전기의 터빈을 돌릴 수 있다. 즉 파력 발전을 하는 것이다. 여름에 바닷가에 가면 가끔은 큰 파도가 사람을 해안가 가까이에 까지 밀어 오는 때가 있다. 이런 때를 잘 이용하면 많은 전기 에너지로 전환이 가능할것이라고 생각한다.
또한 조력 발전에서는 밀물 때가 되어 바닷물이 해안으로 밀려 오면 댐으로 막아 물을 가두어 둔다. 그리고는 썰물 때가 되면 수력 발전소에서처럼 댐을 열어 물을 내보내면서 전기를 얻는다. 바다의 에너지를 이용하는 마지막 방법은 온도차를 이용하는 것이다. 바닷물은 깊이 들어갈수록 온도가 차가워진다. 태양이 물을 데우기 때문에 표면의 온도가 더 따뜻하다. 이러한 온도차를 이용하여 에너지를 만드는 발전소가 일본과 하와이에서 시범적으로 만들어져 운영되고 있다.

2. 바람 에너지 활용 방안
바람이 불면 풍차가 돈다. 또한 큰 바람에 나무가 뽑히기도 하고, 지붕이 날아가기도 한다. 사람들은 바람의 에너지를 옛날부터 이용하였다. 풍차를 만들어 곡식을 빻는데 사용하기도 하였고 배에 돛을 달아 먼 나라로 여행하는데 이용하기도 하였다.
또한 바람을 에너지원으로 사용하여 전기를 만들어낼 수도 있다. 바람이 바람개비를 돌리면 여기에 연결된 발전기가 돌아 전기를 만들어낸다. 우리 나라의 경우에는 제주도의 중문단지와 한림읍에 풍력 발전기가 설치되어있다.
바람 에너지는 큰 발전소도 필요 하지 않고, 적은 돈으로 에너지를 추출 할수 있다고 들었다. 그런 것을 생각해 보면 바람에너지의 활용 방안이 조금 더 구체적으로 되었으면 한다.

3. 태양에너지 활용 방안
태양에너지는 무한 량인데다가 무공해 자원이고 지역적인 편재성(다소 차이는 있으나 어떠한 지역에서도 이용 가능한 에너지이다.)이 거의 없어 대체 에너지로서는 각광받는 에너지로서 지금도 여러곳에서 사용하고 있지만 아직까지도 더 많은 계발이 필요하다.
태양력 발전은 태양로의 원리(태양열을 오목한 반사경으로써 초점에 모으면 2000~3000℃의 고온을 얻을 수 있다. 고온 물리. 화학적 연구, 융점의 측정, 단일 결정의 생성 연구, 인조 보석 제조 등에 이용되고 있다.)를 응용하여 발전하는 방법이다. 태양력을 1개소에 집중시킨 곳에 보일러가 있어, 이곳에서 고압의 수증기가 발생되면 그것으로 터빈을 돌려 발전을 한다.
또 태양열난방은 집열 장치, 축열 장치, 보조 장치 등으로 구성되어 있다. 낮에 얻은 더운물을 온수 탱크에 저장하고 필요한 곳에 펌프로 순환시켜 난방이나 급탕에 이용할 수 있으며, 이미 가정 난방용으로 실용화되어 널리 보급되고 있다.
또한 태양 에너지는 화석연료의 한계성 및 환경오염의 심각성에 대한 인식고조에 따라 태양력발전 시스템의 보급이 증가하고 전력용 태양전지의 자체 생산이 적극적으로 추진되고 있다. 현대의 주된 에너지원인 석탄, 석유, 천연가스등 화석연료 매장량에 대한 한계성, 이의 부산물로 발생되는 공해 등을 생각하여 볼 때 가까운 장래에 닥칠 심각한 에너지 난과 환경상의 제약으로 인한 파국을 벗어나기 위하여 무공해이며 무궁무진한 태양에너지에 관심을 두게 되었고 이러한 추세로 전세계적으로 태양에너지 연구개발이 촉진되어 왔고, 기술적인 면에서 이용가능성이 입증되었으며, 태양에너지 이용 기기의 생산 및 판매가격의 감소로 경제성이 호전되고 있다. 우리 나라의 경우 지리적인 위치와 계절적 기후조건이 연중 태양에너지를 충분히 공급받을 수 있으며 특히 동절기에는 날씨가 건조하고 맑아 태양 복사 량이 많은 편이어서 태양열 이용에 매우 유리하다.