에너지 변환공학

에너지는 우리 일상과 산업, 그리고 지구 환경을 결정짓는 핵심 요소이다. 불을 피워 음식을 조리하거나, 전기로 기계를 움직이는 모든 과정은 에너지의 다양한 형태와 변환을 통해 이뤄진다. 물리학적으로 에너지는 일을 할 수 있는 능력으로 정의되며, 운동, 위치, 열, 화학, 전기, 빛, 소리 에너지 등 여러 형태로 존재한다. 이러한 에너지는 보존과 변환의 원리를 따라 서로 전환되며, 우리 삶에 필수적인 역할을 수행한다. 특히 오늘날 우리는 화석연료 중심의 1차 에너지를 가공해 사용하는 2차 에너지 소비가 지구온난화와 기후변화를 가속화한다는 현실을 직면하고 있다. 이에 따라 재생 가능 에너지의 활용 확대, 에너지 효율 향상, 온실가스 감축 등의 과제가 전 세계적으로 중요한 이슈로 떠오르고 있다.

'에너지 변환공학'은 인류 생존에 필수인 에너지를 얻는 기술과 새로운 신재생에너지의 이해, 에너지 변환 기술, 저장 기술 그리고 스마트한 관리 기술을 공학도의 관점에서 알기 쉽게 이해할 수 있도록 집필되었다. 세계 에너지 수요와 경제 및 정책, 에너지 소스나 기술별 분류, 그리고 화석 에너지(석탄, 석유, 천연가스), 신재생에너지, 원자력 에너지, 수소 에너지 변환과 연료전지, 전기화학과 배터리, 에너지 수송과 저장 그리고 초전도 기술 등에 대해서 에너지 변환공학 관점에서 공부할 것이다.

좋은 책을 위해 최선을 다했지만 미흡한 부분이 있을 수 있다. 이 점은 양해를 바라며, 출간 후 나올 수 있는 수정사항 등은 자유아카데미 홈페이지(www.freeaca.com) 자료실에 제공할 예정이니 참고하기를 바란다.

끝으로, 책이 출간되기까지 도움을 주신 분들께 감사의 말을 전한다.

[목 차]
   

1장 에너지 변환공학으로의 초대

1. 에너지는 무엇인가?

2. 에너지 변환 과정

3. 에너지 관련 단위

연습문제

 

2장 에너지 사용과 글로벌 에너지 정책

1. 에너지 사용과 지구 온난화

2. 신·재생에너지

3. 글로벌 에너지 정책

4. EU 그린 택소노미

연습문제

 

3장 전기 에너지와 열역학

1. 전기 에너지

2. 자동차에서의 전기

3. 발전 과정에서의 에너지 변환과 에너지 효율성

연습문제

 

4장 석탄에너지와 에너지 변환

1. 석탄에너지와 에너지 변환

2. 원료로서의 석탄

3. 석탄 화력발전

연습문제

 

5장 석유에너지와 에너지 변환

1. 석유에너지

2. 원유의 생성과 채취 기술

3. 원유의 증류

4. Shale gas/타이트 오일

5. 오일샌드

연습문제

 

6장 천연가스와 에너지 변환

1. 천연가스 에너지 11

2. LNG 운반선과 조선산업

3. 천연가스 액화 공정에서의 열역학

4. LNG와 냉열 에너지 산업

연습문제

 

7장 태양 에너지와 에너지 변환

1. 태양 에너지

2. 태양 에너지의 전기 에너지로의 변환

3. 태양열 발전

4. 태양열 온수 시스템 및 냉방/난방

5. 발전 효율 향상 기술

6. 태양광 수소 생산

연습문제

 

8장 재생에너지(수력, 풍력, 바이오)

1. 수력에너지

2. 풍력에너지

3. 바이오 재생에너지

연습문제

 

9장 수소 에너지

1. 수소는 무엇인가?

2. 수소 에너지의 물리화학

3. 수소 에너지의 제조

4. 수소 에너지 저장 기술

5. 수소의 활용: 자동차 및 항공 분야

6. 기타 산업 분야에서의 수소 연료의 사용

연습문제

 

10장 에너지의 수송

1. 에너지의 수송

2. 에너지 수송에서 손실을 줄이는 기술

연습문제

 

11장 에너지 저장

1. 빙축열에너지 저장 기술

2. 에너지 저장 시스템

3. 새로운 에너지 사업, ESS

연습문제

 

12장 원자력 에너지와 발전

1. 수소 핵융합 에너지

2. 핵분열과 원자력 발전

3. 우리나라 및 세계 각국의 원자력 발전 현황

4. 핵연료 재처리 기술

5. 핵연료의 분포와 매장량

연습문제

 

13장 초전도 기술

1. 초전도 기술

연습문제

 

14장 CCUS 기술과 이산화 탄소 변환

1. CCUS 기술과 이산화 탄소 변환

연습문제

 

부록

연습문제 해답

중간고사 문제

기말고사 문제

참고문헌