에너지 개념

에너지(energy)라는 말이 어원(語源)은 “일”을 의미하는 희랍어의 “에르곤(ergon)”에서 유래하는 “에네르게이아(energeia)”이다.

이 말은 “일을 하는 능력”이라는 뜻인데, 19세기 들어와서, 자연과학이 발달하기 시작하면서 사용되었다.

그 후 에너지는 에네르기(energie)라는 표기로 T.young(英,1773~1829)에 의하여 처음 사용되었고 W.J.M Rankine(英,1820~1872)에 의하여 보급되기 시작하였다고 한다. 

 

에너지의 형태는 열에너지, 일 에너지, 화학에너지, 전기 에너지 및 광 에너지 등으로 구분된다.

인간 활동에 의해 이용되는 근원은 자원이라 하는데 에너지 자원은 인간이 사용할 수 있는 에너지의 형태로 전환되기 전의 형태를 가진 모든 자원을 지칭한다. 

 

종래에는 석탄, 석유, 천연가스 같은 에너지 자원과 산림자원 등의 가연성 물질 자원과 인력, 동물의 노동력 등을 에너지 자원으로 한정하였으나 에너지 문제가 심각해지면서 원자력에너지나 태양에너지 같은 대체 에너지자원도 장래 또는 현재의 에너지 자원이 되고 있다.

                                                (에너지 자원) 

에너지 자원은 지하자원 중에서 에너지로 쓰일 수 있는 비금속광물 자원으로 석탄, 석유, 천연가스 등의 화석에너지가 있다. 에너지화 할 수 있는 우라늄과 토륨은 금속광물자원으로 분류된다.

   

 

바닷물 속에 다량 포함되어 있는 중수(Heavy water)자원은 보통의 수소물 H2O 아닌 중수 D2O이다. 중수소 D는 수소H와 원자 구조에 있어서 다르다. 수소원자는 1개의 중성자와 1개의 양자로 구성되어 있는데 중수소원자는 2개의 중성자와 1개의 양성자로 되어 있어서 수소의 1/3만큼 더 무겁다. 중수자원, 태양열, 생체에너지자원 등의 대체 에너지 자원은 비 광물자원 또는 재생가능 에너지자원으로 분류할 수 있으며 동물을 이용한 사역이나 인간의 노동력은 각각 동물자원과 인적자원으로 구분한다. 

에너지를 실체의 생활에서 사용할 때, 또는 에너지 통계 등의 자료에서는 1차 에너지, 2차 에너지 손실에너지, 유효 에너지 등의 용어가 사용된다. 

 

천연에너지는 자연 상태에서 석탄, 석유, 등의 물질의 형태로 바람, 강물, 파도, 같은 운동력, 태양광이나 자연 방사능물질로부터 전달되는 방사는 에너지 열 등의 형태로 존재하는 모든 미처리되고 가공되지 않은 상태의 에너지이다.

이러한 에너지는 극히 일부 양만이 사용 될 수 있다. 이러한 천연에너지가 인간에 의해서 취득되거나 생물체에 의해서 흡수된 상태(예: 식물에 의해서 흡수된 태양에너지, 또는 채굴 된 화석 에너지 등)를 1차 에너지라 부른다.

1차 에너지를 인간이 소비하기에 적합한 형태로 변화시킨 에너지(전력, 원자력, 휘발유, 중유 등의 석유제품)를 2차 에너지라고 하는데 이 변환과정에서 에너지량의 손실이 크다. 2차 에너지를 소비지역에 도착시키는 과정에 발생하는 손실량을 뺀 나머지를 소비지 도착에너지라고 부르고, 만일 소비지 도착에너지가 저장되는 경우라면 재고량 변동을 감안한 에너지를 최종 에너지량으로 할 수 있다.

그러나 이러한 최종에너지는 사용 목적에 따라서 전동기를 회전 시키거나, 보일러에서 수증기를 발생시키거나, 취사를 하는데 사용 되는데, 이 때 상당한 에너지량이 기계마찰열, 굴뚝의 연소가스에 실려 나가는 열로 손실된다.

최종에너지에서 에너지사용기기의 손실량을 제외한 에너지를 사용에너지 또는 유효에너지라고 부른다. 에너지 변환과정에서 손실되는 총 에너지 손실량을 미사용 에너지 또는 총 손실 에너지라고 부른다. 

 

이러한 미사용 에너지를 조금이라도 더 사용할 수 있도록 하기 위하여 각종 열 회수 장치가 사용되는데 이런 장치를 사용하더라도 궁극적으로는 회수가능 에너지와 회수 불가능 에너지가 있게 되고 에너지의 흐름의 각 단계에서 생기는 이 회수불가능 에너지를 미사용 에너지라고 부른다.

   

신재생에너지(New&Renewable) : 액화석탄, 수소에너지 등 신에너지, 바이오·햇빛·바람·물·지열 등 재생 가능한 에너지

※ 바이오디젤 : 콩, 유체, 야자유, 폐식용유 등 기름원료와 촉매 화학반응, 혼합이율에 따라 BD5(바이오디젤5%, 혼합경유 BD50(바이오디젤 혼합경유 50%)

바이오 에탄올 : 생체에너지원에서 에탄올을 생성시켜 만듦(옥수수, 사탕수수, 밀, 볏짚, 목재)

                                                                  녹말  →  포도당  →  발효(E-OH)

                                                                                                효소