원시시대로부터 인간은 삶을 영위하기 위하여 자신의 근력과 가축의 힘을 이용하여 왔다. 이러한 생체적 에너지의 사용으로부터 시작된 인류의 에너지 사용은 기술과 산업의 발달에 따라 여러 가지 형태로 변모되고, 또 새로운 에너지를 만들어 내려는 노력도 계속되고 있다. 오늘날 산업 사회에 있어서 에너지의 사용량은 한 국가의 경제 발전 정도를 가늠하는 척도가 되기도 한다. 그러나 전세계 국가들이 앞다투어 산업화를 가속화함에 따라 오늘날 에너지 문제는 아주 심각한 상황에 이르러 있다. 그러므로 기존의 에너지 자원을 대체할 수 있고, 공해를 유발하지 않는 새로운 에너지 개발에 더욱 많은 관심과 연구가 필요하다.이 단원에서는 에너지의 뜻과 분류, 에너지 자원의 개발, 수송 기술, 자동차의 운전 및 정비에 대하여 알아보기로 하자.

1. 에너지의 뜻

에너지(energy)란 말의 어원은 희랍어의 en(내부의)과 ergon(일)의 합성어인 energon, 그리고 '활동하는데 필요한 힘'을 뜻하는 그리스어 에네르게이아(energeia)에서 유래되었다. 우리가 식생활을 위하여 음식을 익히고, 냉난방을 하며, 각종 운송 기관을 이용하여 물건을 운반하거나 여행을 하는데 뿐만 아니라, 모든 생산 활동에 많은 에너지가 쓰이고 있다.
오늘날 인류는 하루도 에너지 없이 살아가기 어려울 정도로 에너지에 대한 의존도가 높다. 인간이 불을 발견하고 증기기관을 발명하는 등 에너지의 발전은 인류문명의 발전을 가져왔으며, 특히 빛, 열, 동력 등의 에너지는 사람이 살아가는데 있어서 필수적인 에너지로서 인류문명의 바탕이 되고 있다.
오늘날 정보화 사회가 활짝 열려서 우리의 경제, 문화활동은 많은 변화를 가져왔다. 그러나 이러한 정보화 사회에서도 에너지는 인간 생활에 있어서 필수적인 요소가 되기 때문에 새로운 에너지의 개발과 에너지 변환장치에 대한 지속적인 연구와 관심이 필요하다.

(1) 에너지 자원

가에너지가 일을 할 수 있는 능력을 뜻하는데 비하여, 에너지 자원은 일을 할 수 있는 능력을 가지는 물질이나 현상을 뜻한다.

석유는 에너지를 가졌다고 표현 할 수 있고, 석유 자신은 에너지 자원이 되는 것이다. 따라서 우리가 일상적으로 표현하는 에너지 절약도 개념적으로는 에너지 자원의 절약으로 표현되어야 한다. 그러나 일반적으로 에너지와 에너지 자원은 엄격하게 구분하여 사용하지는 않는다.

(2) 에너지의 크기

에너지가 일을 할 수 있는 능력을 뜻하는 말로서, 에너지의 크기를 나타내는 물리학적 단위도 일의 단위를 사용한다. 일을 나타내는 단위로 cgs 단위인 erg 가 채택되었고, 실용 단위로 이것의 107배인 줄(joule)이 사용되게 되었다. 또한 중력 단위인 kg중·m도 에너지의 크기를 나타내는 단위로 사용되고 있다.

표에서는 여러 가지 에너지를 발열량에 따라 서로의 관계를 나타내고 있다. 이와 같이 여러 가지 에너지 자원을 서로 비교하기 쉽도록 하기 위하여 에너지를 석유로 환산한 TOE 를 많이 사용한다.

석 탄

갈 탄

원 유

중 유

천연가스

전 력 (kwh)

1

1.5217

0.7000

0.7143

0.9091

2.5000

0.6571

1

0.4600

0.4694

0.5974

1.6425

1.4286

2.1739

1

1.0214

1.2987

3.5714

1.4000

2.1304

0.9800

1

1.2727

3.5000

1.1000

1.6739

0.7700

0.7857

1

2.7500

0.4000

0.6087

0.2800

0.2857

0.3636

1


< 에너지 원별 열량비교 >

세계에너지회의(WEC ; World Energy Council)에서 정한 환산 계수에 따르면 천연가스 1000m3는 0.857 TOE 정도이고, 고속 증식로의 우라늄 1톤은 500,000 TOE에 해당된다.

(3) 에너지의 법칙

여러 형태의 에너지는 다른 형태로 변환될 수 있으나 그 변환 과정은 반드시 열역학 제1법칙과 제2법칙에 따라 변환이 일어난다.
열역학 제1법칙은 줄(J. Joule)이 체계화한 '에너지보존법칙'으로 에너지의 총량은 변하지 않고, 어떤 형태의 에너지가 다른 형태로 변환될 때 없어진 양과 생성된 합은 일정하다는 것으로 바꾸어 말하면 에너지는 그 형태가 바뀔 수 는 있어도 창조되거나 소멸되지는 않는다는 것을 말한다.
열역학 제2법칙은 카르노(S. Carnot)의 연구에 기반을 둔 것으로, 이 법칙은 열에너지의 이동 방향을 정의하고 있는데, 열은 항상 온도가 높은 물체로부터 더 낮은 물체로 전달되고 그 반대 방향으로 이동 시키기 위해서는 일이 투입되어야 한다는 것이다. 즉 열에너지를 온도가 낮은 물체에서 더 높은 물체로 이동시키려면 에너지가 필요하다는 것을 말한다.


참 고

cgs cm, gram, second의 단위를 말함

erg 질량 1g인 물체에 1cm/s2 가속도를 줄 수 있는 힘으로 1cm 움직였을 때 한 일의 양

TOE Ton of Oil Equivalent의 약자인 에너지 단위로서, 원유 1톤이 가지고 있는 열량으로 107Kcal 혹은 전기 4천kw에 해당한다.