에너지소비의 변화와 기후
생태계의 피라미드 구조에서 다른 모든 상위계층과 마찬가지로 인간은 몸의 건강과 기본적인 대사 에너지 요구 사항을 유지하기 위해 식물과 동물의 에너지를 이용하였습니다. 다른 유기체와 달리 인간은 문화와 생활 방식의 복잡한 욕구를 지원하기 위해 에너지를 사용합니다. 운송, 농업, 제조, 주택 및 건물 난방 및 냉방, 오락 및 기타 많은 인간 활동에는 모두 에너지가 필요합니다. 산업혁명은 다가오는 에너지 및 자연친화에서 다시 논의 될 것으로 보입니다. 오늘날 세계가 환경문제에서 왜 그렇게 많은 연구에 직면했는지 이해하기 위해서는 이 역사적 맥락을 아는 것이 중요합니다. 1700년대 산업혁명이 시작되기 전에는 기본적으로 인간이 난방과 요리에 사용하는 모든 비식료 에너지로 목재, 이탄 및 동물 배설물 등의 바이오매스를 수확하는 데 사용되었습니다. 그러나 유럽 전역에서 산업 혁명이 일어나면서 바이오 매스에 대한 수요가 증가했습니다. 그 결과 나무가 자랄 수 있는 것보다 더 빨리 벌목되기 시작하여 18세기에 에너지 위기가 발생했습니다. 이에 유럽인들은 석탄을 주요 에너지원으로 사용하기 시작했습니다. 산업화 과정은 많은 기술 발명에 의해 추진되었으며 그 중에서 아마도 가장 중요한 것은 증기 엔진의 발명일 것입니다. 증기 기관은 본질적으로 열 기관으로 열을 기계적 에너지로 변환하는 시스템입니다. 기본적인 방식은 석탄을 태워 물을 데우는데 시작합니다. 가열 된 물은 팽창 된 부피를 가진 증기를 생성하게 됩니다. 이러한 증기는 바퀴를 돌리는 피스톤의 압력으로 작용을 하게 됩니다. 증기기관을 한 단계 더 발전시키고 바퀴를 큰 자석에 들어있는 와이어 코일로 교체하면 대부분 석탄 화력 발전소와 같은 기본 구조를 확보하였습니다. 생성 된 전기 에너지는 조명, 냉장고, 컴퓨터, 에어컨 및 히터에 전력을 공급하는 데 사용되기 시작했습니다. 에너지 변환의 비효율성은 석탄에 있는 100 단위의 화학 에너지를 백열 전구에서 생성하는 빛으로 전기로 변환하는 것으로 증명이 가능합니다. 인간의 이러한 비 식품 에너지 소비 활동은 열역학 제 1법칙과 제 2법칙의 지배를 받는다는 것을 인식하는 것이 중요합니다. 백열 전구에 전원을 공급하는 방식을 본다면 해당 시스템의 총 에너지 양은 열역학 제 1법칙에 따라 100단위로 유지됩니다. 그러나 열역학 제 2법칙으로 인해 프로세스의 모든 단계에서 유용한 에너지의 상당 부분이 손실됩니다. 따라서 석탄에서 나오는 100단위의 화학 에너지 중 1, 2단위만 빛으로 변환되어 인간에게 유용한 에너지로 사용됩니다. 나머지 98.8 유닛은 변환 과정에서 이 또한 열로 손실됩니다. 이것은 이 섹션의 앞부분에서 강조한 식품 피라미드의 낮은 에너지 전달 효율과 유사합니다. 인간의 활동을 촉진하는 데 사용 된 에너지 원이 지난 165년 동안 어떻게 변했는지 살펴보면 1850년에 전 세계 대부분의 모든 에너지 공급이 바이오 매스에서 나온 것을 알 수 있습니다. 바이오 매스는 오늘날 세계 여러 지역, 특히 개발 도상국의 농촌 지역에서 여전히 주로 사용됩니다. 그러나 화석 연료의 사용은 제 2차 세계 대전 이후 몇 년 동안 전 세계 에너지 사용을 빠르게 지배해왔습니다. 세계 에너지의 약 80 %가 화석 연료, 주로 석탄, 석유 및 가스에서 추출되었습니다. 지난 수십 년 동안 원자력 및 수력 발전과 같은 다른 에너지 원이 추가되었지만 여전히 전 세계 총 에너지 소비량의 극히 일부에 불과합니다. 우리나라를 예로 들어보겠습니다. 우리의 경제성장은 총 에너지 소비의 증가와 함께 하였습니다. 1960년대부터 90년대까지 고도성장을 이루었으며, 70년대 이후에는 중화학공업의 비중이 높아지면서 에너지의 소모는 끝이 없었습니다. 특히 철강, 석유화학과 같은 산업의 발전은 그 증가세에 큰 몫을 차지합니다. 그리고 밀레니엄 시대를 맞이하게 되면서 면모는 달리 변화를 하게 됩니다. 에너지를 적게 소비하는 패턴으로 흐르게 되며 에너지증가율에 있어 하락세를 띄었습니다. 즉 반비례의 그래프를 형성하게 되었습니다. 그리고 여기에 중요한 항목 한가지를 추가할 필요가 있습니다. 바로 기후 입니다. 기후는 언제나 그렇듯 에너지의 소비와 정비례를 나타내고 있습니다. 에너지를 사용하여 기후가 올라가는 대표적인 예로는 난방과 냉방이 있습니다. 석유나 가스에 비해 전기의 사용량이 빠르게 증가를 하는 것을 보면 알 수 있습니다. 그렇기에 여름과 겨울을 중심으로 그래프는 변동이 일어나고 있습니다. 지금도 정전이 일어나는 상황은 빈번히 일어나고 있습니다. 이는 수요대비 공급이 부족하기 때문에 생기는 현상입니다. 길게 설명을 이어나갔지만 이를 한 단어로 요약할 수 있습니다. 바로 온실가스 배출입니다. 다행인 것은 이를 방지하기 위한 노력은 지속되고 있습니다. 바람, 태양열, 해조에서 끌어온 에너지와 같은 깨끗한 재생 가능 자원에서 생성 된 에너지는 그 값어치가 더욱 중해졌습니다. 미래의 에너지는 자연친화라는 섹션 안에서 재생 가능 에너지로 전환하는 목표를 추구해야 할 것입니다. 지난 75 년 동안 화석 연료에 대한 우리의 의존은 21세기 인류의 가장 큰 도전이 되었으며 지구 기후 변화에 대한 과제를 안겨주었습니다. 지구회복의 마지막 과제를 더욱 심도있게 바라보는 것이 중요합니다. 화석 연료 배출이 기후에 미치는 악영향을 막고 재생할 수 있는 태양, 바람, 지열의 에너지와 같은 지속 가능한 에너지원을 수확 할 수 있는 기술의 개발과 사용에 더욱 힘써야 합니다.
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