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새로운 에너지 수소와 핵융합, 그리고 새로운 에너지 사회!

뉴턴 하이라이트 시리즈는 모든 과학 분야의 핵심 사항을 전문가의 수준의 해설과 뛰어난 그래픽으로 구성되었다. 『수소 에너지와 핵융합 에너지』는 현재 문제되고 있는 여러 에너지의 대안으로 수소 에너지와 핵윰합 에너지에 관해 다루는 책이다. 수소 에너지는 화석 연료와 달리 무진장한 자원이며 환경도 해치지 않는 청정 에너지다. 따라서 수소를 이용해 전력을 생산하려는 연구도 꾸준히 발전하고 있다. 또한 핵융합 에너지도 원자력 에너지보다 안전하고, 태양광 등의 신 재생 에너지가 감당하기 힘든 발전을 할 수 있다. 현재 세계는 '새로운 에너지'를 바탕으로 '새로운 에너지 사회'로 향하고 있다. 이 책은 새로운 에너지 사회를 지탱할 것으로 기대되는 '수소' 와 '핵융합'에 관해 기초부터 최첨단까지의 정보를 소개한다. 또한 연구 개발의 최전선에 있는 리더들의 인터뷰도 함께 수록되어 있다.

1. 출간 의의

수소 에너지와 핵융합 에너지가 만드는 새로운 에너지 사회

에너지의 뒷받침이 없는 현대의 생활은 생각하기 어렵다. 전통적인 수력과 화력 에너지, 그 뒤에 등장한 원자력 에너지에다 요즘은 태양광·풍력·바이오매스 등의 신·재생 에너지까지 공급되고 있다.
그러나 이 세상 많은 일에 장단점이 있듯이, 이들 기존 에너지는 장점과 함께 단점을 가지고 있다. 수력·화력 에너지에는 환경 파괴 문제가 있으며, 화력 에너지의 근본인 화석 연료에는 언젠가는 고갈된다는 한계도 있다. 원자력 에너지는 방사성 물질에 의한 오염 가능성이 심각한 문제가 된다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 태양광·풍력·바이오매스 등의 신·재생 에너지가 보급되고 있지만, 대규모로 공급하기가 쉽지 않다는 문제를 안고 있다.
이러한 상황을 해결할 수 있는 대안이 수소 에너지와 핵융합 에너지이다. 수소는 화석 연료와 달리 무진장한 자원이며, 환경도 해치지 않는 청정 에너지이다. 수소 에너지는 이미 연료 전지의 형태로 보급되어, 연료 전지 자동차에 사용되고 있다. 수소를 이용해 전력을 생산하려는 연구도 꾸준히 발전하고 있다.
한편 핵융합 에너지는 원자력 에너지보다 안전하고, 태양광 등의 신·재생 에너지가 감당하기 힘든 대규모 발전을 할 수 있다. 핵융합 발전은 석유에 비해 800배의 에너지를 발생시킬 수 있다. 그 연료는 수소의 동위 원소인 중수소와 트리튬(삼중 수소)이다. 핵융합 발전은 원자력 발전에서 문제가 되는 ‘반응의 폭주’가 원리적으로 일어나지 않는다. ‘꿈의 에너지’라고도 불리는 핵융합 에너지의 실현을 위해 지금 국제적인 대형 핵융합 실험로 ITER(이터)의 건설이 이루어지고 있다.
이러한 ‘새로운 에너지’를 바탕으로 지금 세계는 ‘새로운 에너지 사회’로 가고 있다. 이 책 《수소 에너지와 핵융합 에너지》는 새로운 에너지 사회를 지탱할 것으로 기대되는 ‘수소’와 ‘핵융합’에 관해 기초부터 최첨단까지의 정보를 소개한다. 연구 개발의 최전선에 있는 리더들의 인터뷰도 수록되어 있다. 미래의 사회와 에너지를 생각하는 데 반드시 필요한 책이 될 것이다.

2. 특징

● 휘발유 등의 화석 연료에서 수소 연료로! ‘수소 사회’란 무엇인가?
19세기를 ‘석탄의 시대’라고 한다면 20세기는 ‘석유의 시대’였다. 그러나 석탄과 석유 같은 화석 연료는 환경 오염 문제와 함께 자원 고갈의 문제를 가지고 있다. 이에 대한 대안으로 21세기의 인류는 ‘수소 사회’를 목표로 하고 있다. 연료 전지 자동차에서는 이미 수소를 연료로 사용하고 있으며, 궁극적으로는 발전소에서도 수소를 이용해 전력을 생산하려는 시도가 이루어지고 있다. ‘석탄 사회’ 그리고 ‘석유 사회’로부터 ‘수소 사회’로 변해 가는 현시점에서 ‘수소 사회’란 무엇인지를 설명한다.

● 무진장·청정 에너지! 자원 고갈과 환경 문제를 극복하는 수소 에너지
수소는 물의 형태로 존재한다. 지구에서는 사실상 무제한으로 공급받을 수 있다. 수소는 에너지로 바뀌는 과정에서 온난화를 일으키는 이산화탄소를 배출하지 않는다. 또 환경을 오염시키거나 인체에 해로운 물질도 배출하지 않는다. 수소는 계속 사용해도 고갈될 염려가 없고, 환경 보호에도 좋은 에너지인 셈이다. 수소를 사용하는 연료 전지 자동차, 그리고 수소의 성질, 수소의 생산과 수송과 발전 등, 수소 에너지의 핵심 문제를 정리한다.

● 원자력 발전보다 안전! 대규모 전력을 확보할 수 있는 핵융합 에너지
2011년의 동일본 대지진은 원자력 발전의 ‘안전 신화’를 완전히 무너뜨렸다. 현대 사회에서 원자력 발전의 역할은 대단히 크지만, 만에 하나 잘못되는 경우에는 돌이키기 어려울 정도의 피해를 줄 수도 있다. 이에 대한 대안이 태양광·풍력·바이오매스 등의 신·재생 에너지인데, 발전량이 일정하지 못하고 대규모 에너지 공급이 어렵다는 문제가 있다. 핵융합 에너지는 이러한 문제를 모두 해결해 주는 미래의 에너지이다. 핵융합 에너지 특징을 자세히 살펴본다.

● 핵융합 발전의 원리·연료, 핵융합로의 구조, 실험로 건설 등 집중 소개
핵융합 발전의 원료는 수소의 무리인 중수소와 트리튬(삼중 수소)이다. 핵융합 발전이 이루어지기 위해서는 이들 원자의 핵과 전자가 분리된 상태인 플라스마가, 그것도 1억 ℃ 이상의 엄청난 고온의 플라스마가 필요하다. 이것을 실현시키는 것이 핵융합로이다. 핵융합 발전의 구조와 발전 원리, 원자력 발전과 다른 점, 핵융합 실험로 ITER(이터)의 건설, 그 핵심 관계자들의 인터뷰 등을 집중 소개한다.

● 과학 단행본의 새로운 전형, ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’
Newton은 모든 과학 분야의 핵심 사항을 전문가의 수준 높은 해설과 뛰어난 그래픽으로 구성한 ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’를 발간하고 있다. 〈상대성 이론〉 〈양자론〉 〈주기율표〉 〈이온과 원소〉 〈인체-21세기 해부학〉 〈뇌와 마음의 구조〉 〈지구 온난화〉 〈신비한 수학의 세계〉 등의 자매편들도 절찬리에 판매되고 있다.

* 사진으로 보는 앞으로의 에너지

제1장 수소 에너지

(1) 연료 전지 자동차란?
궁극의 친환경 자동차 / 에너지원은 수소 / 연료 전지의 구조 ①~② / 수소를 채워 넣는 고압 탱크 / 친환경 자동차 비교! ①~② / 보급을 위해서는 ①~② / MIRAI 개발 책임자 특별 인터뷰

(2) 수소의 특성
수소의 기본 성질 / 수소는 청정하고 무진장 / 전력과 수소

칼럼 가정용 연료 전지 ‘에네팜’

(3) 생산에서 소비까지
수소의 생산 ①~⑦ / 수소의 수송 ①~② / 수소 발전 ①~③

칼럼 재생 가능 에너지의 상황
칼럼 출력 변동과 재생 가능 에너지

(4) 수소 사회로 간다
대변혁의 발걸음 ①~④

탄소 회수·저류 기술이란?

칼럼
* 가정용 연료 전지 에네팜
* 재생 가능 에너지의 상황
* 출력 변동과 재생 가능 에너지

제2장 핵융합의 꿈

(1) 핵융합 에너지란?
핵융합 발전의 특징 / 실험로 건설 본격화

(2) 핵융합 연료
플라스마 / 초고온 / 중수소와 삼중 수수 ①~②

(3) 핵융합로의 구조
노의 기본 구조 / 자기력선의 바구니 / 토카막/ 플라스마의 가열 / 원자력 발전과의 차이 ①~④

(4) 연구 최전선
ITER ①~② / ITER에 이르는 길 ①~② / ITER를 보완하는 연구 ①~② / ITER 기구 특별 인터뷰 ①~③

레이저로 ‘핵융합의 불’을 붙이자!