최신 에너지공학개론     
지은이 하백현, 남인식, 이영무  
 
 
2011년 09월 05일 출간
498쪽 | B5
ISBN 9788963641010
정가 25,000원
   
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머리말

현대 문명을 누리고 있는 우리는 에너지 없이는 잠시도 살아갈 수 없는 데도 불구하고 에너지 문제의 상식 정도도 잘 알지 못하는 경우가 많다. 1974년, 1979년 두 번의 석유파동으로 겪었던 혼란을 기억해야 한다. 그 당시 대체에너지를 개발해야 한다는 목소리가 컸으나 30년이 지난 지금도 기대한 만큼 큰 성과를 이루지 못한 채 이제 유가가 배럴당 100달러 이상의 시대가 되었다. 그만큼 주력에너지를 하루아침에 발전시켜 바꿔놓을 수가 없는 것이다. 원자력발전소를 건설하는 데 있어서도 지역주민들의 반발로 어려움을 겪고 있고, 방사능 폐기물저장소 건설에도 많은 곤란을 당하고 있다. 최근 일본의 지진으로 발생한 후쿠시마 원자력발전소의 사고는 더욱 원자력발전소 건설에 문제점을 던져 주고 있다.

고유가 시대에 에너지 절약과 에너지 사용에서 오는 환경문제와 신재생에너지 사용이 매우 중요한 실정에 와 있지만 에너지를 어떻게 절약하고 신재생에너지의 사용이 얼마나 가능한지를 잘 파악하지 못하여 노력을 못하는 경우도 많다. 또한 에너지 사용으로 환경에 미치는 영향이 매우 커서 지구환경의 온실 효과와 국지의 산성비 문제가 화두가 되고 있지만 어느 정도 심각한지 잘 파악하지 못하고 있다. 그리고 쓰레기 문제의 심각성과 그것이 우리 생활에 미치는 영향, 자원화 가능성에 대해서도 공부할 필요가 있는 것이다. 이런 의미에서 이 책을 집필한 것이다.

따라서 이 책은 공과대학의 교양과목은 물론, 강의하기에 따라 내용 중에서 일부 전문적인 것만 빼면 대학 전체의 교양강좌를 위해서 사용할 수도 있고, 또한 일반 에너지 분야에 관심이 있는 분들에게도 많은 도움이 될 것이라고 생각한다.

내용 측면에서 보면, 발전 효율이 향상되는 시스템의 랭킨 사이클과 가스터빈 신기술의 열역학, 우리나라 에너지의 흐름도, 석탄 화력발전소의 에너지 효율 향상기술, 우리나라 원자력발전의 현황과 차세대의 4세대 원자로 개념과 안전성, 석유공업에서 정유부분의 단위공정기술, 산업체에서 에너지 선택의 다변화와 효율적 연소 그리고 제철, 시멘트공정, 화학단위공정, 제지공정 등의 에너지의 효율적 이용, 화학식 히트펌프의 신기술, 화석연료사용으로 인한 산성비와 온실가스문제 등 최신 자료를 사용하여 내용을 다루었다. 특히 우리나라 실정을 세계자료와 비교하며 다루어 학생들도 우리 사정을 잘 이해하도록 최선을 다하였다.

Preface 매해 급변하는 에너지 사정에 맞추어 책의 내용을 가급적 최신 내용, 특히 우리나라의 실정과 데이터로 구성하느라 많은 노력을 기울였으나 부족한 점이 많으리라고 생각한다. 독자들의 귀중한 조언을 들어 앞으로 계속 보완해 나가도록 하겠다.

끝으로 이 책을 출판하도록 해주신 청문각 김홍석 회장님과 이 책에 필요한 자료를 제공해 주신 분들에게 감사드리며, 이 책이 어려운 실정에 있는 우리나라 에너지 사정과 기술을 이해하는 데 조금이나마 기여가 되었으면 하는 마음이다.

2011년 8월
대표 저자 하 백 현

 
저자 소개 -
이영무
현재: 한양대학교 공과대학 에너지공학과 교수
현재: Editor, Journal of Membrane Science
미국 North Carolina State University, 박사
미국 3M연구소 연구원
한국막학회 회장

남인식
현재: 포항공과대학교 화학공학과 교수
현재: Editor, Applied Catalysis B: Environmental
University of Massachusetts at Amherst, 화학공학과, Ph.D.
포항공과대학교 부총장
한국화학공학회 회장

하백현
현재: 한양대학교 화공생명공학부 화학공학과 명예교수
프랑스 Universite de Lyon, Claude Bernard, 박사
한양대학교 대학원장
한국에너지관리공단 전문위원
한국제올라이트학회 회장
 
옮긴이 소개 -
 
1장 에너지의 개념 1
1.1 에너지의 분류 1
1.2 에너지의 역할 3
1.3 에너지의 변환과 보존 3
1.4 운동에너지와 위치에너지 4
1.5 열에너지 4
1.6 에너지의 흐름 5
1.7 생활 속의 동력 7
1.8 화석연료의 전환 8
▶연습문제 10

2장 한국의 에너지 소비구조 11
2.1 국내에너지의 생산과 수입에너지 11
2.2 우리나라의 에너지 흐름 11
2.3 국내총생산(GDP)과 에너지 소비량 14
2.4 1인당 에너지 소비와 GDP 15
2.5 우리나라의 산업구조 17
▶연습문제 18

3장 에너지와 열역학 19
3.1 열역학 제1법칙 19
3.2 열역학 제2법칙 21
3.3 엑서지와 아네르기의 개념 22
3.4 엑서지의 손실 23
3.5 생산공정에서 엑서지의 손실 24
3.6 에너지 흐름의 경계와 계 24
3.7 연소과정에서 엑서지의 손실 25
3.8 전열에서의 엑서지의 손실 25
3.9 혼합에 의한 엑서지의 손실 26
3.10 에너지 사용 효율의 정의 27
3.11 에너지 계통의 흐름도 29
3.12 엑서지 아네르기 흐름도 30
3.13 에너지 평가 선도 32
3.14 열기관 조작의 열역학적 표현 34
▶연습문제 51

4장 석 탄 53
4.1 석탄의 분포 53
4.2 석탄의 매장량 53
4.3 우리나라의 지질구조와 무연탄의 매장량 56
4.4 석탄 수요와 그의 공급 57
4.5 석탄의 이용 계통 58
4.6 석탄의 조성 61
4.7 석탄의 발열량 61
4.8 우리나라 석탄화력발전의 현황 62
4.9 석탄/석유 혼합연료 63
4.10 분탄연소 보일러 64
4.11 석탄 화력발전-유동층 연소 65
4.12 석탄 화력발전-스토커식 66
4.13 석탄 화력발전-가스화 복합 발전 67
4.14 석탄 화력발전-고압 유동연소 발전 68
4.15 석탄 화력발전-초임계/초초임계 발전 69
4.16 석탄화력과 관계된 오염문제 71
4.17 석탄의 가스화 72
4.18 C1 화학 75
4.19 석탄의 액화 78
▶연습문제 85

5장 석 유 87
5.1 석유자원의 매장량 87
5.2 정유 91
5.3 우리나라의 석유 소비 92
5.4 석유의 생성과정과 채취 93
5.5 석유의 조성 94
5.6 원유의 증류 96
5.7 석유의 유분별 용도 99
5.8 유동 접촉 분해(FCC, Fluid Catalytic Cracking) 100
5.9 CCR Platforming(연속 나프타 접촉개질, UOP 공정) 102
5.10 딜레이드 코킹 105
5.11 수첨탈황 106
5.12 메록스 공정 108
5.13 클라우스 공정 110
5.14 아스팔트 블로잉 및 알킬화 공정 111
5.15 BTX 종합처리공정(BTX Complex) 112
5.16 올레핀(ethylene) 플랜트 114
5.17 석유화학반응 117
5.18 석유 사용이 환경에 미치는 영향 121
5.19 오일셸 122
5.20 오일샌드 125
▶연습문제 128

6장 천연가스 129
6.1 천연가스의 매장과 조성 129
6.2 우리나라 가스(도시가스, LPG 및 LNG) 이용의 역사 135
6.3 액화천연가스의 냉열 이용방법 136
6.4 액화천연가스 냉열 이용에 의한 발전 137
6.5 액화천연가스 냉열에 의한 공기의 액화분리 138
6.6 액화천연가스 냉열에 의한 드라이아이스의 제조 140
6.7 기타 이용 141
▶연습문제 142

7장 원자력 143
7.1 원자력의 원리 143
7.2 핵연료의 분포와 매장량 145
7.3 우리나라 원자력발전의 현황 147
7.4 한국의 우라늄광 149
7.5 원자로란? 149
7.6 원자로의 분류 150
7.7 현재 가동 중인 상업용 원자로의 형식 157
7.8 원자로의 세대별 발전 158
7.9 단기도입 5개 원자로 개념 165
7.10 진행파 원자로(TWR, Traveling Wave Reactor) 166
7.11 핵연료의 제조 167
7.12 핵연료의 재처리 167
7.13 열오염 171
7.14 핵확산방지를 위한 국제적 노력 172
7.15 원자력발전의 안전성과 환경문제 172
7.16 방사성 폐기물의 처리 176
7.17 일상생활과 방사능의 양 177
7.18 핵융합 178
▶연습문제 184

8장 재생성 에너지 185
8.1 태양에너지란? 185
8.2 수력으로의 이용 187
8.3 태양광합성 192
8.4 바이오매스 193
8.5 태양열의 직접 이용 199
8.6 태양열 발전 203
8.7 태양광 발전 206
8.8 태양에너지의 저장법 211
8.9 풍력에너지 212
8.10 해양에너지와 그 이용 216
8.11 지열과 그 이용 224
▶연습문제 229

9장 수소에너지 231
9.1 수소의 제조 232
9.2 수소의 저장 238
▶연습문제 240

10장 에너지 이용 효율 241
10.1 에너지원단위 241
10.2 건물의 에너지원단위 242
10.3 건물의 에너지원단위 대책 244
10.4 냉난방 부하 251
10.5 물체의 색이 미치는 영향 255
10.6 자동차의 에너지원단위 향상 255
10.7 가전제품의 에너지원단위 향상 258
▶연습문제 271

11장 산업체 에너지의 효율적 이용 273
11.1 연료의 종류 273
11.2 연소효과를 높이기 위한 연료의 전처리기술 278
11.3 연소효과를 높이기 위한 연료에 첨가제 효과 280
11.4 연소기술 281
11.5 연소기술에서 산소농축공기의 이용 288
11.6 폐열회수에 의한 에너지의 효율적 이용 291
11.7 단위조작 및 공정에서의 에너지의 효율적 이용 299
11.8 산업체 에너지의 효율적 이용 사례/제철공정 305
11.9 시멘트 공정 310
11.10 화학공업과 석유화학 316
11.11 펄프-제지 336
▶연습문제 343

12장 에너지의 수송과 저장 355
12.1 에너지의 수송 345
12.2 파이프라인 수송 347
12.3 에너지의 저장 353
12.4 양수발전 355
12.5 화학적인 저장 356
12.6 배터리 358
12.7 연료전지(발전) 364
12.8 연료전지의 특징 372
12.9 스마트 그리드 및 스마트 홈 374
▶연습문제 377

13장 초전도기술 379
13.1 초전도재료의 특징 380
13.2 초전도체의 종류 380
13.3 초전도재료의 응용 382
▶연습문제 384

14장 히트펌프와 히트파이프 385
14.1 히트펌프란? 385
14.2 압축식 히트펌프의 원리 386
14.3 화학식 히트펌프의 원리 388
14.4 태양열을 이용한 히트펌프 시스템의 한 예 396
14.5 히트파이프 397
▶연습문제 399

15장 에너지의 변환과 코제너레이션 401
15.1 우리나라 전력생산의 역사 401
15.2 화력발전 404
15.3 열전자발전 405
15.4 MHD 발전 408
15.5 코제너레이션 409
15.6 코제너레이션의 의미 411
15.7 복합발전 413
▶연습문제 415

16장 에너지와 환경 417
■지구환경 417
16.1 오존층의 파괴 417
16.2 온실효과 419
16.3 각국의 탄산가스 배출량 420
16.4 탄산가스 이외에 온실효과에 영향을 주는 물질 422
16.5 삼림파괴, 사막화, 극지오염 422
16.6 온실효과의 기구 423
16.7 온실효과 방지를 위한 국제적 대응 424
16.8 탄산가스의 처리기술 429
■국지환경 433
16.9 산성비 433
16.10 화석연료 사용 시 산성물질의 발생과 그의 낙하 메커니즘 435
16.11 산성비에 의한 피해 436
16.12 오염방지 439
16.13 탈황(desulfurization) 440
16.14 탈질소(deNOxing) 441
16.15 오염물질의 대기 중 확산기구 442
16.16 해상유출유의 방제 443
▶연습문제 445

17장 폐기물의 자원화 447
17.1 폐기물관리법에 의한 분류 447
17.2 폐기물의 발생원 450
17.3 도시쓰레기 발생량 450
17.4 도시폐기물의 자원화 452
17.5 가연성 물질의 처리방법 455
17.6 산업폐기물 457
17.7 우리나라 폐기물의 처리 실태 458
17.8 도시쓰레기 및 산업폐기물의 소각처리 458
▶연습문제 461

부록 463
A.1 | 부록 I 463
(1) 에너지의 단위와 환산 관계 463
(2) 석유 465
(3) LNG 465
(4) 전력 465
(5) TOE 또는 kgoe(석유환산량) 466
A.2 | 부록 II 467
(1) 석유값을 지배하는 6가지 포인트 467
(2) 장기적인 원유가격의 변동(1860~2011) 468
(3) 세계의 에너지 소비량 468
A.3 | 부록 III 470
(1) 단위환산 470
(2) SI 수의 접두사 473
(3) 화합물 표기법 473
참고문헌 474
찾아보기 475