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세상을 움직이는 에너지가 가진 흥미롭고 놀라운 이야기들

우리는 에너지 없이 살 수 없다. 당연한 말이지만 너무 편하게 에너지를 사용하다 보니 오히려 에너지의 중요성과 소중함을 쉽게 잊어버리는 요즘이다. 전기 에너지가 없다고 생각해 보자. 음식을 안전하게 보관할 수 없고, 요리를 할 수도 없으며, 어두운 곳을 밝힐 수도 없고 인터넷도 사용할 수 없다. 상상도 할 수 없는 힘든 세상이 될 것이다.
인류는 불을 사용하게 되면서 에너지에 눈을 떴고, 화석연료 개발에 이어, 전기 에너지, 나아가 원자력 에너지까지 만들어낼 수 있게 되었다. 이런 에너지의 이용으로 인류는 풍요로워졌지만 부작용도 많았다. 화석연료는 지구 온난화를 일으켜 기후변화를 가져왔고, 원자력 에너지는 방사능 유출 사고로 사람들을 위험에 빠트렸다. 이러한 과거의 경험을 바탕으로, 세계는 보다 안전하고 해가 없는 신재생 에너지 개발에 힘을 쏟고 있다.
《에너지는 왜 중요할까?》는 에너지의 의미와 종류, 역사와 함께 다양한 에너지의 원리와 쓰임새 등을 살펴보면서 우리에게 에너지가 얼마나 중요한 자원이며, 에너지를 어떻게 효율적으로 사용할 것인지, 또 에너지의 미래는 어떻게 될 것인지 살펴보는 책이다.
얼마 전 우크라이나 전쟁으로 러시아의 천연가스가 유럽에 공급되지 못해 에너지 대란이 일어나기도 한 시점에서, 아이들에게 에너지의 중요성과 의미를 일깨우는 데 큰 도움이 될 것이다.

에너지와 자연환경, 화석연료와 신재생 에너지

에너지는 어디서든 쉽게 볼 수 있다. 우리가 음식을 조리할 때 사용하는 가스레인지의 뜨거운 불꽃에도 에너지가 있고, 추운 겨울에 방 안을 따뜻하게 데워 주는 보일러에도 에너지가 있다. 어두운 곳을 밝혀 주는 전등 빛에도 에너지가 있고, 흐르는 시냇물에도 에너지가 있다. 과학에서는 에너지를 ‘일을 할 수 있는 능력’이라고 정의한다. 즉 에너지가 많으면 일을 많이 할 수 있고, 에너지가 적으면 일을 적게 할 수밖에 없는 것이다.
또 에너지는 세상 모든 것에 다양한 모습으로 숨어 있다. 움직이는 물체는 운동 에너지를 가지고 있으며, 높은 곳의 물체는 위치 에너지를 가지고 있다. 그 이유는 중력 때문이다. 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 이동하는 열에너지도 있고, 우리가 먹는 밥에는 화학 에너지가 들어 있어 몸속에서 소화가 되면 우리 몸이 힘을 낼 수 있다.
무엇보다 우리와 친숙한 에너지는 전기 에너지다. 우리가 사용하는 모든 가전제품은 전기 에너지로 움직인다. 그런가 하면 소리 에너지도 있다. 소리 에너지의 양은 진동 폭의 크기에 따라 다르다.
이처럼 다양한 에너지이지만 모습만 바뀔 뿐 총량은 줄거나 늘지 않는다. 그럼에도 우리가 에너지를 아껴 써야 하는 이유는. 에너지는 쉽게 흩어지고 한번 흩어진 에너지를 다시 모아서 사용하기는 어렵기 때문이다.
특히 에너지는 지구환경과 관련이 크다. 산업혁명 이후 화석연료의 지나친 사용으로 지구의 평균 기온이 올라 기후변화가 일어났고 전 세계는 각종 자연재해로 고통을 겪고 있기 때문이다. 인류의 발전에 에너지는 매우 중요하기 때문에 화석연료를 대체할 안전한 에너지의 개발이 진행 중이다. 깨끗하고 편리한 에너지로 수소에 대한 연구가 계속되고 있으며, 꿈의 에너지로 불리는 핵융합 발전을 위해서도 많은 국가들이 연합해 연구에 박차를 가하고 있다.

봄마중 〈교양 꿀꺽〉은 세상에 대한 궁금증이 커가는 초등 저학년 어린이들이 꼭 알아야 할 과학, 역사, 사회, 예술 등 다양한 분야의 지식을 쉽고 흥미롭게 풀어낸 시리즈입니다.

머리말·6
1 에너지가 뭘까?· 9
2 에너지에도 종류가 있다고?· 19
3 에너지는 어떤 성질을 가졌을까?· 37
4 지구에 생명을 만든 태양 에너지· 47
5 옛날 사람들은 에너지를 어떻게 사용했을까?· 57
6 에너지는 세상을 어떻게 바꿔왔을까?· 69
7 전기 에너지는 어떻게 발전해 왔을까?· 81
8 에너지와 지구 온난화는 어떤 관계가 있을까?· 89
9 신재생 에너지란 무엇일까?· 97
10 깨끗하고 편리한 에너지, 수소· 109
11 강하지만 위험한 에너지, 원자력· 117
12 꿈의 에너지, 핵융합· 123

에너지는 어디서든 쉽게 볼 수 있어. 우리가 음식을 조리할 때 사용하는 가스레인지의 뜨거운 불꽃에도 에너지가 있고, 추운 겨울에 방 안을 따뜻하게 데워 주는 보일러에도 에너지가 있지. 어두운 곳을 밝혀 주는 전등 빛에도 에너지가 있고, 흐르는 시냇물에도 에너지가 있어. -14쪽

더 높은 곳에 있는 물체일수록 더 많은 에너지를 가지는 것을 위치 에너지라고 불러. 위치 에너지는 지구가 중력이라는 힘으로 모든 물체를 지구 안쪽으로 끌어당기기 때문에 생기지. 위치 에너지 때문에 빗방울이 떨어지고 강물이 흐르는 거야. 위치 에너지는 물체가 높은 곳에 있을수록 커질 뿐만 아니라 무거울수록 커져. -25쪽

우리가 움직이는 것도 에너지의 모습이 바뀌었기 때문이야. 우리가 먹은 음식물의 화학 에너지가 근육을 움직이는 에너지로 바뀌고, 근육 덕분에 우리가 움직일 수 있으므로, 화학 에너지가 운동 에너지로 바뀐 셈이지. -40쪽

지구에 생명체가 처음 생긴 것도 태양 에너지 덕분이고, 지금과 같이 수많은 생명체가 지구에 살고 있는 것도 태양 에너지 때문이야. 지구에서 일어나는 수많은 자연 현상도 태양 에너지 때문에 일어나지. -50쪽.

1765년 영국의 제임스 와트는 이미 나와 있던 증기 기관을 개량해 새로운 증기 기관을 만들었어. 증기 기관은 큰 공장도 충분히 돌릴 수 있는 운동 에너지를 만들어 주었지. -72쪽

내연 기관은 증기 기관보다 훨씬 에너지를 아낄 수 있었지. 증기 기관은 연료인 석탄이 가진 에너지의 10% 정도만 운동 에너지 바뀌고 나머지는 대부분 흩어지는데, 내연 기관은 그보다 훨씬 많은 운동 에너지를 얻을 수 있었거든. -78쪽

전기 에너지를 이용한 통신은 점점 발달해 1876년에는 미국의 발명가 벨이 사람의 목소리를 전선을 통해 보낼 수 있는 전화기를 발명했어. 지금은 사람의 목소리뿐만 아니라 영상까지 보낼 수 있지. -87쪽

에너지와 지구 온난화가 무슨 관련이 있냐고? 지구 온난화는 에너지와 관련이 아주 많아. 우선 지구 온난화와 이산화탄소의 관계를 알아야 해. 지구 온난화의 주요 원인은 공기 중에 이산화탄소가 늘어났기 때문이야. 지구 공기 중에 이산화탄소가 너무 많으면 지구에서 열이 잘 빠져나가지 못해 기온이 점점 올라가거든. -92쪽

태양은 정말 어마어마한 에너지를 가졌어. 지구 전체가 1시간 동안 받는 태양 빛의 에너지는 전 세계가 1년 동안 사용하는 에너지 전체의 양과 같아. 그런데 아직 우리는 지구에 쏟아지는 태양 에너지의 아주 적은 부분만 사용할 수 있을 뿐이야. 그 중 하나가 바로 태양열 발전소지. -100쪽

수소는 불에 잘 타는 기체라서 에너지로 이용할 수 있어. 게다가 타면서 적은 양의 물을 내놓을 뿐, 이산화탄소나 다른 공해 물질은 전혀 내놓지 않는 아주 깨끗한 에너지지. 그리고 같은 무게로 석유보다 3배 이상의 에너지를 낼 수 있어. -111쪽

우라늄은 석탄의 300만 배, 석유의 22만 배의 에너지를 만들 수 있어. 이러한 원자력 에너지를 이용해 전기 에너지를 만드는 곳이 바로 원자력 발전소야. 원자력 발전소는 원자력 에너지로 물을 끓여 수증기를 만들고 발전기를 돌려 전기를 만들지. 이 과정에서 이산화탄소는 전혀 생기지 않아. -120쪽

충돌한 가벼운 원자핵끼리 합쳐져 무거운 원자핵으로 변하는데, 이것을 핵융합이라고 하고 이때 생기는 막대한 에너지를 핵융합 에너지라고 해. 핵융합 에너지를 이용해서 전기 에너지를 만드는 것을 핵융합 발전이라고 하지. -125쪽