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빙하는 녹고 있고, 미세먼지에 숨이 턱턱 막히고
지구도, 우리도 너무 힘들다!
위기에 처한 미래를 구할 에너지 히어로는?

바이러스가 사람들을 위협하고 급격한 기후 변화로 자연까지 잔뜩 성나 있는 오늘날, 우리는 어떤 미래를 꿈꿀 수 있을까? 이대로 가다가는 뿌연 미세먼지에 푸른 하늘을 잃고, 지구 온난화로 극지방의 빙하가 녹아내려 우리가 살고 있는 이 땅조차 잠길지 모른다.
우리의 미래를 지키려면 석탄과 석유같이 이산화탄소를 내뿜는 화석연료를 대체할 새로운 에너지원을 찾아야 한다. 우리나라를 포함한 세계 각국은 심각성을 느끼고 2050년까지 탄소 중립을 달성하기 위한 선언을 하기도 했다. 그렇다면 탄소 배출 없는, 깨끗하고 고갈되지 않는 재생 에너지로는 무엇이 있을까?
이 책에서는 지구를 지키고 우리 삶을 바꾸는 다양한 미래 에너지들을 소개한다. 에너지의 정의부터 인간의 삶을 바꿔 놓은 다양한 형태의 에너지를 이해하고, 태양부터 풍력, 수소까지 재생 에너지로 전환되는 과정을 알 수 있다. 다소 멀게 느껴졌던 미래 에너지가 우리 삶 곳곳에서 활용되는 모습을 통해 현명하고 올바른 사용법 또한 익힐 수 있다.

써도 써도 닳지 않는 에너지가 있다면?
오염 물질을 내뿜지 않고 재생되는 에너지가 있다면?
태양에너지부터 풍력에너지, 수소 에너지, 그리고 인공지능까지
똑똑하고 힘센 에너지 히어로들이 온다!

에너지는 모든 것을 움직이는 ‘힘’이다. 사람의 노동 없이 증기기관을 이용해 기차가 달릴 수 있게 되면서 인류 문명은 커다란 혁신을 이뤘다. 사회가 발달할수록 사람들은 더욱 더 많은 양의 에너지를 원했고, 자연에서 석탄과 석유, 가스를 채굴해서 그 편리함을 마음껏 누렸다. 하지만 자연의 자원은 한정되어 있는데다가 사용 과정에서 배출된 여러 오염 물질로 인해 환경 파괴 위험에 처하게 되었다. 그래서 많이 써도 고갈되지 않고, 자연을 오염시키지 않는 에너지를 찾으려는 인류의 노력은 계속되었다. 그럼, 여기서 강력한 미래 에너지 후보들을 만나 보자!
태양과 바람은 아주 오래 전부터 우리 곁에 있던 기초 에너지원이다. 써도 써도 없어질 걱정 없는 좋은 자원이지만 제대로 된 저장 장치가 없어서 그 힘을 인정받지 못했다. 이 책에서는 그간의 설움을 딛고 태양전지와 풍력발전기를 통해 각광받는 에너지로 새로 태어난 태양에너지와 풍력에너지를 다룬다. 또한 자동차의 연료뿐만 아니라 다른 에너지를 저장하는 매개체로서 새로운 에너지 강자로 떠오른 수소도 등장한다. 이어서 인공지능과 결합한 스마트 그리드와 새는 에너지 없이 효율적으로 사용하기 위한 에너지 독립 방법을 알아본다.
《미래 에너지 쫌 아는 10대》에 등장하는 재생 에너지들을 잘 살펴보고, 우리가 직접 가장 강력한 미래 에너지 히어로를 뽑아 보면 어떨까?

재생 에너지로 전환하고 탄소 중립을 달성할 때까지!
기후 변화를 막고 우리의 안전과 건강을 지키는,
지속 가능을 향한 미래 에너지의 도전에 동참해 보자

태양과 바람, 수소가 미래 에너지의 주인공이 되기 위해서는 어떤 과제를 달성해야 할까? 《미래 에너지 쫌 아는 10대》에서는 미래 에너지가 갖춰야 할 자격을 제시한다. 무엇보다 인류와 지구 환경에 위험성이 없어야 하고, 생산비를 낮춰서 보다 많은 사람들이 무리 없이 사용해야 하며, 고성능의 저장 장치를 개발해 높은 효율성을 갖춰야 현재의 화석연료를 대체할 수 있다고 말한다. 또한 정교한 건축 원리로 에너지 손실을 막는 건물 ‘파시브하우스’를 소개하며 우리가 미래 에너지를 똑똑하게 관리하는 법도 전달한다. 나아가 미래 에너지의 발전 과정에서 개선해야 할 점들을 짚어 주며 우리가 나아가야 할 방향을 알려준다.
올해는 이 책에 등장하는 미래 에너지와 함께 지구와 우리를 좀 더 건강하게 만드는 도전에 동참해 보는 건 어떨까? 현재 운영 중인 탄소포인트제도에 적극적으로 참여하면 온실가스도 줄이고 포인트로 소소한 기쁨도 얻을 수 있으니 바로 오늘부터 실천해 보자!

프롤로그_에너지는 변신 중!
1장. 에너지라는 세계
에너지의 탄생
아인슈타인의 E=mc2
문명과 에너지
증기기관과 만난 에너지
열심히 움직이면 열에너지 탄생!
영구 운동 기관을 향한 도전

2장. 우리가 ‘미래’ 에너지를 찾는 이유
기후 변화 위기
채식, 육식, 온실가스
원자력발전은 기후 변화의 해결사?
원자력발전의 위험성
소형 원자로(SMR)가 위험을 낮춰 줄까?

3장. 떠오르는 미래 에너지, 태양에너지
태양이 주는 에너지
태양광과 태양전지
태양전지, 어디까지 왔을까?
태양 전기는 효율적일까?
태양열 발전

4장. 에너지를 저장하려면
태양전기는 어떻게 저장할까?
배터리의 미래
태양전지는 변환 효율이 떨어진다?

5장. 미래는 수소의 시대?
에너지계의 만능 재주꾼, 수소
수소 전기차와 순수 전기차
수소 전기차의 장점
수소, 비행기와 선박의 에너지원

6장. 똑똑하게 관리하는 스마트 전력 시스템
인공지능과 스마트 그리드
새는 에너지를 잡아라, 마이크로 에너지 독립

7장. 가장 오래되고, 가장 미래적인 풍력발전
인류 역사와 함께해 온 풍력
풍력발전기의 원리
우리나라에 안성맞춤, 해상 풍력발전
해상 풍력발전기 설치하기

8장. 에너지전환, 탄소 중립, 탄소 제로
탄소 중립? 탄소 제로?
에너지 사용량, 이렇게 많다고?
탄소 중립 달성하기
풍력발전기의 변신

에필로그_미래 에너지, 비판과 진실과 우리의 미래

오늘날의 인류가 대부분의 에너지를 얻는 석탄, 석유, 가스, 원자력은 모두 얻을 수 있는 양이 한정되어 있어. 그런데 저절로 에너지를 무한정 만들어내는 기계가 있다면 에너지 고갈 문제는 단번에 해결되겠지? 그래서 많은 사람이 영구 운동 기관을 만들려 했고, 다양한 장치들을 내놓았어. 지금도 전 세계 곳곳에서 이런 장치를 만들었다고 주장하는 사람들이 있어. 그렇지만 모두 사람들 앞에서 증명하는 데는 실패했지. 이유는 간단해. 영구 운동 기관이 앞에서 이야기한 에너지 보존 법칙을 위반한 것이기 때문이야. 이 법칙은 에너지는 저절로 생겨나지 않는다고 말하고 있잖아. 과학 기술이 아무리 발달해도 에너지를 저절로 생산하는 장치는 존재할 수 없어. 숨어 있는 에너지나 버려지는 에너지를 활용하는 과학 기술이 나와서 석유나 석탄이 고갈돼도 에너지를 풍부하게 쓸 수 있도록 해 줄 수는 있지만 말이야._22~23쪽

태양열 전기는 뭘까? 태양에너지를 이용해서 전기를 생산하는 방법은 여러 가지가 있어. 가장 흔한 것은 태양전지를 이용하는 거야. 우리나라 건물 지붕이나 아파트 베란다에서 볼 수 있는 방식이지. 작은 크기의 태양전지판만 햇빛이 잘 비치는 곳에 놓으면 되니까 좁은 지붕이나 땅, 건물 벽에도 쉽게 설치할 수 있어. 그러면 농사를 못 짓지 않냐고? 그렇지 않아. 태양전지판을 조금 높게 설치하고 그 아래에 직사광선을 많이 받지 않아도 잘 자라는 작물을 심으면 태양광이 없을 때보다 수확량이 더 많다고 해. 그리고 유리 온실의 북쪽 지붕 면에 설치하는 것도 가능하다고 하니 농사에는 문제가 없지. _62~63쪽

지금은 거의 모든 수소가 그레이 수소지만, 연구자들은 풍력발전소와 태양광발전소가 크게 늘어나면 많은 양의 그린 수소를 생산할 것으로 보고 있어. 수소는 물을 전기분해하면 만들 수 있지. 그렇다면 태양광발전소나 풍력발전소에서 생산한 전기 중에 쓰고 남는 것으로 물을 전기분해해서 수소를 생산하여 저장했다가, 이 수소로 다시 전기를 만들면 필요할 때 언제든지 전기를 쓸 수 있겠지. 물론 공장에서 수소를 직접 생산 과정에 투입해서 사용할 수도 있지. 수소 전기차 연료로 사용할 수도 있고. 그래서 수소가 에너지를 저장하는 매개체로 주목을 받고 있는 거야._87쪽

미래 에너지와 관련이 깊은 것은 스마트 그리드야. 여기서 ‘그리드’는 전기가 흘러가는 전선들의 연결 망, 즉 송전선과 배전선을 포함한 전력 시스템을 말해. 특히 태양광과 풍력의 전력 생산 비율이 높아지고 배터리도 전력 시스템이 되면 스마트 전력 시스템이 매우 중요해져. 화력발전이나 원자력발전과 달리 자연을 이용해야 하는 태양광, 풍력으로 생산되는 전기가 얼마가 될지 예측하기 어렵고, 수요 예측도 쉽지 않기 때문이지. 그런데 빅 데이터와 인공지능을 이용하면 상당히 정확하게 예측하고 대응할 수 있어. 그래서 똑똑하게 관리하고 대응한다는 뜻으로 스마트라는 말을 붙이는 거야._98~99쪽

탄소 중립은 탄소 제로와 달리 화석연료 사용과 이산화탄소 배출을 허용하고 있어. 다만 그것을 상쇄해서 플러스 마이너스 제로가 되도록 만들기만 하면 돼. 화력발전소에서 나온 이산화탄소를 따로 분리해서 땅속에 가둬 버리면 탄소 중립이 되는 거지. 어떤 사람이 자동차에 휘발유 10리터를 넣고 150킬로미터를 달려서 이산화탄소 2.5킬로그램을 배출했다고 해 보자. 탄소 중립을 달성하는 방법은 공기 속에 있는 이산화탄소 2.5킬로그램을 뽑아내는 거야. 그러면 플러스 마이너스 제로가 되는데, 이걸 하기 위한 두 가지 방법이 있지. 하나는 기계장치로 공기에서 이산화탄소 2.5킬로그램을 제거한 다음 땅속이나 깊은 바다에 가두는 방법이고, 또 하나는 나무같이 이산화탄소를 흡수하는 식물을 심어서 제거하는 거야._129~130쪽