정교한 자연의 순리에 따르는 물리적인 양인
에너지는 우리 주위 곳곳에 있습니다.
우리 우주는 한정된 양의 에너지가 있습니다.
만들어지지도 않고, 파괴되지도 않지만
운동 에너지나 위치 에너지같은
다른 형태를 가질 수 있고
다른 성질이나 화학식으로 기억해야 합니다.
예를 들자면,
책상용 LED 등의 6와트 전구는
초당 6줄의 빛에너지로 변환합니다.
하지만 다시 우주로 돌아가
우리 지구, 그 체계와 에너지 흐름을 봅시다.
지구의 물리적 체계는
대기,
수권,
대륙권과
생물권으로 이루어져 있습니다.
에너지는 이러한 체계를 들락날락하고,
그 사이에 에너지가 변환하는 동안,
일부는 열, 빛, 소리, 진동이나 움직임같은 형태로
주변 환경으로 손실됩니다.
우리 지구의 에너지는
내적, 외적 원천에서 비롯됩니다.
방사성 동위원소로부터 오는 지열에너지와
지구의 회전으로 비롯되는 회전에너지는
에너지의 내적인 원천입니다.
반면 태양은 주요한 외적인 원천이고
날씨나 기후와 같은
어떤 체계를 몰고 있습니다.
태양은 다양한 양으로
지표와 대기를 가열합니다.
이것이 대류를 일으켜
바람을 만들고 해류에 영향을 줍니다.
지구의 가열된 표면이
내뿜는 적외선은
온실가스로 갇히게 되고,
에너지 흐름에 더욱 영향을 줍니다.
태양은 생물에게도 또한
주요한 에너지원입니다.
식물, 조류와 남조류는
햇빛을 이용하여
이산화탄소와 물에서 유기물을 만들어
생물권의 먹이 사슬에 동력을 제공합니다.
우리는 연소와 호흡같은
화학적 반응을 통해
음식 에너지를 방출시킵니다.
먹이사슬의 각 단계에서
일부 에너지가
새롭게 만든 화학 구조로 저장되지만,
대부분은 음식물 소화중에 발산하는
몸의 열같은 형태로
주변으로 사라집니다.
이제 주요 포식자들이 식물을 섭취할 때,
전체 에너지중 약 10퍼센트 정도가
다음 단계로 넘어갑니다.
에너지는 먹이 사슬에서
한 방향으로만 흐를 수 있는데
생산자에서 소비자와 분해자쪽으로 향하고
먹이 사슬에서 아래쪽에 있는 것을 먹는 생물은
위에 있는 것보다 더 효율적입니다.
그래서 생산자를 먹는 것이 가장 효율적인 단계이고
그 단계에서 동물은 에너지를 얻을 수 있지만
이러한 생산자에게
주로 태양에서 오는 에너지를
끊임없이 주지 못하면
우리가 아는 지구 생명체들은
멸종될 것입니다.
물론 우리 인간들도 먹는 것 외에
여러 가지 일을 하는데 에너지를 소비합니다.
우리는 여행하고, 건설하고, 모든 다양한 기술을 공급합니다.
이 모든 것을 하기 위해서
화석 연료와 같은 원료를 사용합니다.
석탄, 석유와 천연 가스는
에너지를 갖고 있는데
이는 오래전에 식물들이
태양에서 얻은 에너지를
탄소 형태로 보관한 것입니다.
우리가 발전소에서 화석연료를 태울 때,
이렇게 저장된 에너지를 방출하여
전기를 만들어냅니다.
전기를 생성하기 위해,
타고 있는 화석연료에서 나온 열기는
터빈을 가동하는데 쓰이고
터빈은 자석을 회전시켜
전선에 비례한
자기장 변화를 일으켜서
전자가 전선 안에 흐르도록 합니다.
현대문명은 전자의 흐름을
계속 유지시키는 능력에 달려 있습니다.
다행히 우리는 전기를 발생시키기 위해
연소시키는 재생불가능한 화석연료에
한정되어있지 않습니다.
전자는 빛 입자와 직접 교류해서
흐를 수도 있는데
태양 전지가 이런 식으로 작동합니다.
다른 재생가능한 에너지인
바람, 물, 지열과 생물연료 또한
전기를 만들기 위해 사용할 수 있습니다.
에너지의 세계적 수요는 증가하고 있지만,
복잡한 에너지 기반시설을 통한
에너지 자원은 한정되어 있습니다.
인구가 증가함에 따라,
공업화와 발전율이 커지며
에너지해결은 더욱 중요해지고 있습니다.
에너지에 대한 접근은
건강, 교육, 정치권력과 사회경제적 지위에 영향을 끼칩니다.
우리가 에너지 효율을 향상시킨다면,
우리는 더욱 책임감있게 천연자원을 사용할 수 있고
모든사람들을 위해 삶의 질을 향상시킬 수 있습니다.