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> 중학교 > 우리가 가장 많이 쓰는 에너지:화석연료 > 화석연료의 소비증가와 환경오염

에너지는 우리 생활의 필수품

화석연료의 소비증가와 지구온난화:화석연료를 많이 태워서 발생하는 이산화탄소가 대기속으로 방출됨으로써 지구 온난화라는 기온의 변화를 일으킨다.

지구의 평균 기온이 계속 올라가고 있다. 태평양에서는 해수면이 높아져서 몇몇 섬은 점점 물에 잠기고 있다. 과학자들은 이러한 현상이 지구 온난화 때문이라고 한다. 지구 온난화가 일어나는 원인은 인류가 화석 연료를 많이 태워서 대기 속으로 많은 양의 이산화탄소를 방출하기 때문이다.

01.지구온난화

온실효과의 과정 온실가스의 온실 효과 기여도

태양으로부터 오는 에너지는 지구 표면을 데우고 지구는 이 에너지의 일부를 다시 방출한다. 지표의 온도는 태양으로부터 지구가 받아들이는 복사 에너지와 지구로부터 우주로 방출되어 나가는 복사 에너지가 균형을 이루는 점에서 정해진다. 대기 중에 있는 수증기나 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 일산화질소(N2O) 등의 기체는 우주로 방출되는 에너지의 일부를 흡수하여 마치 온실의 유리와 같은 기능을 하므로 온실 가스라고 불린다. 온실 가스 때문에 지표면에서 반사된 열이 모두 우주로 방출되지 않아 지표면이 평균 15℃ 정도의 온도를 유지하게 된다.이러한 자연적인 온실 효과가 없다면 지표면의 온도는 현재 상태보다 훨씬 낮아서 생물체가 살기 힘들었을 것이다. 하지만 대기 중의 온실 가스의 농도가 증가하게 되는 경우에 흡수되는 복사열의 양이 증가하여 지구 표면의 온도가 상승하게 된다. 이 현상을 지구 온난화라고 한다.

02.지구 온난화의 원인

산업 혁명 이래 온실 가스의 양이 왜 증가했을까? 이산화탄소는 전체 온실 가스의 80% 정도를 차지하기 때문에 가장 중요한 온실 가스로 여겨진다. 자동차, 비행기 등의 운행, 집이나 상점, 회사의 냉난방, 사용하기 편리한 전기 생산, 공장에서 제품의 생산 등을 위해 많은 양의 화석 연료를 연소시키면서 결과로 이산화탄소의 배출이 증가했다. 한편, 개발로 인한 삼림 파괴로 인하여 대기 중 의 이산화탄소의 양이 증가했다. 산업 혁명 이래 인간 사회는 경제 성장 제일주의의 산업화 과정을 통해 이산화탄소의 배출을 누적적으로 증가시켜왔다.

이산화탄소 농도와 평균 기온의 변화

03.지구온난화의 영향

온난화로 녹는 빙하와 높아진 수면 이미지20세기 들어 지구의 평균 지표면 온도는 0.6℃상승하였는데, 이러한 온도 상승은 지난 100년 동안 최고값으로, 1998년은 실제 관측 기록이 있는 1861년 이래 가장 무더웠던 해로 기록되고 있다. 이런 추세가 지속되면 21세기 100년의 기간 동안 지구의 평균 온도는 1.6℃~5.8℃ 상승하고, 해수면은 약 0.09m~0.88m 높아질 것으로 예측된다. 현재의 온도 상승은 지난 만 년의 기간 동안 가 장 빠른 속도로 진행된 것으로, 지구 온난화는 기상 이변, 강수량 변화, 해수면 상승, 사막화, 물 부족, 열대성 질병의 확산, 생물 종의 감소 등을 초래하여 생태계와 사회 경제적 분야에 돌이킬 수 없 는 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 특히 해수면이 상승하면 작은 섬이나 바닷가의 낮은 지역이 물에 잠기게 되어 그 지역에 살고 있는 사람들은 물론, 다른 생물 종의 생존 그 자체를 직접적으로 위협하게 될 것이다. 많은 인구가 해안저지대에 살고 있는 인도, 파키스탄, 방글라데시등의 나라들이 해수면 상승에 무방비 상태로 노출되어 있다. 3면이 바다로 둘러싸여 있고 작은 섬들 이 많은 우리 나라도 많은 지역이 물에 잠기게 될 것이다.

04.지구 온난화의 책임

교토기후협약 위기 신문기사 이미지온실 가스 분자가 대기 중에서 분해되어 더 이상 열을 흡수하지 않게 되는 데는 상당한 시일이 걸린다. 예를 들어, 이산화탄소의 경우는 50년 내지 200년이 소요된다고 한다. 즉 오늘날의 이산화탄소는 산업 혁명 이래 꾸준히 대기 중에 축적되어 온 것이다. 그러므로 지구 온난화에 대한 주된 책임은 산업화를 먼저 시작해서 화석 연료를 더 먼저 더 많이 소비해 온 선진국들에게 있다고 할 수 있다. 선진국 인구 한 명의 이산화탄소의 배출량이 개발 도상국 인구 11명의 배출량과 맞먹을 정도로 1인당 배출량이 현저한 차이를 보여 선진국이 먼저 온실 가스 배출을 줄여 나가야 한다는 국제 사회의 공감대가 형성되어 있다. 하지만 개발 도상 국가들의 화석 연료 소비 또한 경제 성장과 더불어 급증하고 있어 이들 국가들이 전 지구적인 온실 가스 감축 노력에 참여할 필요성도 높아지고 있다.

도움자료:해수면이 상승한다면?

우리 나라는 2100년에 해수면이 1m 가량 상승해 남북을 합쳐 전체 면적의 약 1.2% 정도가 침수될 것이라는 관측 결과가 나왔다. 또, 태풍과 해일 등을 고려할 때 2100년이 면 한반도 최대 범람 가능 면적이 2643km2에 달한다고 밝혔다. 이는 한반도의 1.2%, 여의도의 300배가 넘는 면적으로, 남북 전체 인구의 2.6%인 125만5천 명이 터전을 잃을 것으로 예측됐다. 한편, 남해안과 동해안보다는 서해안이 훨씬 취약한 것으로 나타났고, 서해안 중에서도 북한 지역의 범람 가능성이 큰 것으로 예상되었으며, 인구가 밀집한 군산과 목포 일부지역, 아산만 일대와 북한의 남포, 신의주 일대가 침수 예상 지역에 포함되는 것으로 나타났다.

활동:온실효과를 보여줄 수 있겠니?

다음 준비물을 가지고 온실 효과를 보여 줄 수 있는 실험 장치를 만들어 보자.

무엇이 필요할까?

큰 유리병 2개, 투명 비닐백 1개, 찬물 1000mL, 온도계 2개, 얼음 조각 10개

어떻게 해야할까?

① 각 유리병에 찬물 500mL씩을 붓는다.
② 온도계와 얼음 조각 5개씩을 각 유리병에 넣는다.
③ 하나의 유리병을 비닐백으로 밀봉한다.
④ 2개의 유리병을 햇빛이 잘 드는 곳에 최소 한 한시간 이상 놓아 둔다.
⑤ 각 유리병의 온도를 잰다.

생각해 보기
  1. ① 어떤 유리병의 온도가 더 높은가? 그 이유는 무엇인가?
  2. ② 이 실험으로 어떻게 지구의 온실 효과를 보여 줄 수 있는지 그 원리를 말해 보자.
  3. ③ 인간에 의한 에너지 소비 증가는 온실 효과에 어떤 영향을 주겠는가?

활동:지구 온난화 게임
무엇이 필요할까?

게임판, 말 주사위, 카드뽑기 세트

지구온난화 게임이미지

어떻게 해야할까?
  1. ① 게임 진행자를 정한다.
  2. ② 게임 참가자들이 돌아가면서 주사위를 굴린다.
  3. ③ 주사위 숫자만큼 말을 이동하며, 점수가 기록된 칸에 말이 놓이게 되면 그 해당 점수만큼을 얻게 된다. 단, (-)는 감점해야 하며, 게임판 위의 말은 중첩될 수 있으며, 서로 잡지는 않는다.
  4. ④ 『한 번 더』에 걸리면 주사위를 한 번 더 굴린다.
  5. ⑤ 카드 뽑기가 걸리면 게임 진행자가 가진 카드 중에서 하나를 뽑아 카드 앞면에 적힌 문제 상황에 대한 자신의 생각을 카드 뒷면 보기에서 하나 선택한다. 각 각의 보기에 해당되는 점수는 진행자가 상황판에 누적하여 기록한다. 카드 뽑기가 2번 이상 걸릴 경우, 반드시 이전과는 다른 상황을 골라야 한다.
  6. ⑥ 출발점으로 돌아왔을 때 각자가 획득한 점수로 게임의 승자를 가린다. (-) 점수를 많이 획득할수록 지구 온난화 유발 정도가 더 커서 게임에서 지게 된다. 예 를 들어, 게임이 끝난 후 자신의 최종 누적 점수가 -100점이면 지구 온도를 4.0℃ 증가시킨 것으로 간주한다(상황판 참조).

지구 온난화 게임 상황판

카드뽑기 세트

카드의 앞면에는 지구 온난화의 유발 요인에 대한 상황이 제시되어 있고, 뒷면에는 해결 요령이 제시되어 있다.

  • 앞면(교통:교통과 관련하여 우리가 할 수 있는 것들 중 지구 온난화 방지에 가장 크게 기여한다고 생각되는 것을 하나 고르시오.)뒷면(1공회전 자제(+5),2대중교통 이용(+25),3카풀제도 활용(+20),4차량10부제 참여(+15),5소형자동차 이용{+10),6고속주행(-5))

  • 앞면(냉/난방:냉/난방과 관련하여 우리가 할 수 있는 것들 중에서 지구 온난화 방지에 가장 크게 기여한다고 생각되는 것을 하나 고르시오.)뒷면(1겨울철 적정 실내 온도 유지(+10),2여름철 냉방온도 낮추기(-10),3단열재 사용(+5),4에어컨 사용 자제(+15))

  • 앞면(가전제품:가전제품과 관련하여 우리가 할 수 있는 것들 중에서 지구 온난화 방지에 가장 크게 기여한다고 생각되는 것을 하나 고르시오.)뒷면(1에너지 소비 효율 낮은 제품 사용(-10),2냉장고 문 여닫는 횟수 줄이기(+5),세탁기 사용 시간 줄이기(+15),4전열기 사용 자제(+20),5컴퓨터사용 후 플러그 뺴기(+10))

  • 앞면(조명:조명과 관련하여 우리가 할 수 있는 것들 중에서 지구 온난화 방지에 가장 크게 기여한다고 생각되는 것을 하나 고르시오.)뒷면(1필요없는 전등 끄기(+15),2전등에 반사각 씌우기(+5),3형광등을 백열 전구로 교체(-10),4복도 현관에 타임스위치 설치(+10))

  • 앞면(환경:환경과 관련하여 우리가 할 수 있는 것들 중에서 지구 온난화 방지에 가장 크게 기여한다고 생각되는 것을 하나 고르시오.)뒷면(1나무심기(+15),2종이와 플라스틱 재활용(+15),3재활용 제품 구입(+10),4스프레이,무스 사용(-10))

 생각해 보기
  1. ①나의 최종 누적 점수는 몇 점인가? 지구의 온도를 몇 ℃나 올라가게 하였는가?
  2. ② 지구 온난화를 유발하는 요인은 무엇이며, 그 영향에는 어떤 것들이 있는지 말해 보자.
  3. ③ 지구 온난화를 억제하기 위해 우리가 할 수 있는 일은 무엇이 있을까?

활동:세계지도가 바뀐다?
활동1
다음 표는 전 세계에서 화석 연료 사용으로 인한 이산화탄소 배출량이 가장 많은 나라 20개국을 순서대로 배열한 것이다. 아래 표의 자료는 상위 20개국의 이산화탄소 배출량 비율(%)을 지도에 나타낸 것이다. 그 중 1~10번까지 국가 순위별 번호를 지도의 해당 국가에 표시하여 보자.
[표] 세계의 이산화탄소 배출량
순위 국가 총 이산화탄소배출량(백만 톤) 1 인당 배출량(백만 톤) 전체 이산화탄소 배출량 중 비율(%)
미 국 5584.76 20.46 24.3
중 국 3006.76 2.40 13.1
러시아 1486.31 10.17 6.5
일 본 1158.47 9.14 5.0
인 도 903.82 0.91 3.9
독 일 821.66 10.01 3.6
영 국 535.29 9.00 2.3
캐나다 489.20 16.04 2.1
이탈리아 420.51 7.30 1.8
한 국 410.41 8.76 1.8
우크라이나 378.97 7.59 1.7
프랑스 361.38 6.00 1.6
멕시코 358.21 3.68 1.6
남아프리카 공화국 346.31 8.22 1.5
오스트레일리아 321.57 16.59 1.4
폴란드 310.02 8.02 1.4
브라질 305.55 1.82 1.3
스페인 272.01 6.90 1.2
네덜란드 166.57 10.54 0.7
벨기에 118.70 11.61 0.5
상위 20 개국 합계 17744.89 4.91 77.3
나머지 나라 합계 5210.98 2.26 22.7
(참고*) OECD 국가
합계
12238.95 10.96 53.3
전 세계 합계 22955.87 3.88 100

세계지도

활동2
다음 그림은 지구 온난화로 해수면이 상승하게 될 경우에 침수 피해가 예상되는 나라들과 해수 온도 상승으로 나타날 수 있는 열대 저기압 발생 해역을 나타낸 것이다. 세계 지도를 보고 침수 취약 지대가 어디인지 알아보고, 이들의 공통점은 무엇인지 조사하여 보자. 또 이것을 앞의 이산화탄소 배출 비율과 비교하여 보자.

해수면 상승예상 지역도

  1. ① 지난 100년 동안 이산화탄소 배출량이 많았던 나라들의 공통점은 무엇인가?
  2. ② 이산화탄소 배출량이 가장 큰 나라와 가장 작은 나라는 어디인가? 또 그 원인에 대해 생각해 보자.
  3. ③ 해수면이 상승할 때, 침수 피해가 클 것으로 예상되는 나라는 어디인가?
  4. ④ 이산화탄소 배출량과 침수 피해 예상 국가 간에는 어떤 관련이 있는가? 그렇게 생각한 이유를 적어 보자.

도움자료:원자력발전과 화력 발전은 어떻게 다른가?

석유나 석탄과 같은 화석 연료를 태워서 보일러로 물을 끓이고 여기에서 나오는 증기의 힘으로 터빈을 돌려 전기를 만드는 것이 화력 발전이다. 원자력 발전도 화력 발전과 같이 증기의 힘으로 터빈을 돌려서 전기를 만든다. 화력 발전과 원자력 발전의 차이는 증기를 만들기 위해 사용되는 연료이다. 화력 발전은 석유나 석탄, 가스 등 화석 연료를 사용하나 원자력 발전은 우라늄을 연료로 한다. 화력 발전의 보일러와 똑같은 역할을 원자력 발전에서는 원자로가 담당하고 있다. 원자로는 핵분열 연쇄 반응이 잘 일어날 수 있도록 중성자의 속도를 늦춰 주는 역할을 한다. 중성자의 속도를 늦춰 주는 재료로 물(경수, 중수)이나 흑연 등이 사용되고 있다. 이와 함께 원자로는 핵분열 연쇄 반응이 너무 급격하게 일어나지 않도록 하는 제어봉도 갖고 있다.

원자력(원자로→증기→터빈→발전기→송전),화력(보일러→증기→터빈→발전기→송전)




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