[理知논술/고교 통합교과 논술]과학논술<6>지구 온난화

수소연료 장단점과 추출방법을 밝히시오

[배경설명]

오늘날 인류가 당면한 가장 심각한 문제 중의 하나가 온난화로 인한 기후 변화이다. 과연 현재 일어나고 있는 지구의 온난화 현상은 얼마나 계속되고, 어떠한 재해를 가져올 것인지, 우리는 기후 변화의 방지를 위해 어떤 대책을 세워야 되는지 생각해 보자.

[제시자료 1] 온실 효과

이산화탄소, 메탄과 같은 온실 기체는 태양복사에너지 중 가시광선은 통과시키나 적외선인 지구복사에너지는 흡수하는 성질을 가지고 있다. 지표가 태양빛을 흡수했다가 다시 적외선을 방출하면 대기 중의 온실 기체는 이를 흡수하여 다시 지표로 되돌려 보냄으로써 지표와 대기의 온도를 모두 상승시킨다. 이러한 현상을 온실효과라고 한다. 자연상태에서의 온실효과는 지구의 온도를 적당히 높여 지구상에 생명체가 살아갈 수 있는 최적의 환경을 유지해 준다.

[제시자료 2] 지구 온난화

최근 들어 전 세계 평균 기온은 기상 관측 이후 최고치를 계속하여 경신하고 있다. 이것이 온실 기체의 비정상적 증가에 의해 생기는 지구 온난화의 결과라는 것에 대해 이견이 없다.

산업화 이후 화석 연료의 사용 증가와 인류에 의한 원시림의 파괴는 대기 중 온실 기체들의 농도를 비정상적으로 증가시켜 왔다. 이러한 온실 기체의 증가는 대기 중에 머무는 에너지의 양을 증가시켜 대기와 지표면의 온도를 높이게 되는 것이다.

이처럼 지구의 기온이 상승할 경우 가장 크게 우려되는 피해는 해수의 열팽창과 대륙 빙하의 해빙에 따른 해수면의 상승이다. 해수면은 2050년까지 약 30cm 상승하여 고도가 낮은 해안 지역이 상당 부분 침수될 것이다. 또한 바다에는 증발량이 많아져 대규모 태풍이 빈번하게 발생할 것이고, 강수량이 증가해 홍수가 빈발하게 될 것이다.

[제시자료 3] 지구 온난화 방지 대책

지구의 온난화를 방지하기 위해서는 첫째, 지구 온난화에 가장 큰 영향을 주는 온실 기체인 이산화탄소의 발생량을 줄여야 한다. 이산화탄소는 주로 화석 연료의 사용에서 발생하므로 에너지 효율을 높이는 방법과 원자력, 지열, 태양열, 풍력, 수소 등 대체 에너지 사용에 관한 연구가 있어야 할 것이다. 그리고 온실기체의 흡수, 고정을 위한 기술을 개발하여 인위적으로 CO₂(g)의 양을 줄이는 방법에 관한 연구도 필요할 것이다. 또 전 세계적으로는 녹지 훼손을 중단하고 녹지 공급을 늘려야 한다. 온실 기체 중에 메탄은 주로 소의 되새김질을 통해서 만들어지므로 소의 메탄 발생을 줄이는 방법을 연구해야 할 것이다.

이산화탄소 등의 온실가스를 줄이기 위한 방법으로 연구되는 것 중 하나는 새로운 청정에너지인 수소 연료의 개발이다. 차세대 에너지로 각광받는 분자량 2에 불과한 수소기체는 가볍고 잘 타는 기체로 산소와 결합하면 쉽게 불이 붙고 때론 강한 폭발을 일으키기도 한다. 또한 수소가 연소되면 많은 에너지와 함께 물이 생성되기 때문에 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 같은 공해물질이 생기지 않는다. 하지만 수소는 에너지를 투입해야 얻을 수 있는 에너지원이기 때문에 풍부하기는 하지만 물이나 유기화합물 속에 있는 수소를 효과적으로 분리해내는 방법을 찾아내는 것이 관건이다.

<논제 1> 기후 변화에 의한 환경 재앙을 방지하기 위해 2005년 온실가스 감축 의무를 부과하는 교토의정서가 공식 발효되었고, 전 세계 인류가 기후 변화 방지를 위한 노력을 시작하고 있다. 지구 온난화를 방지하기 위한 효과적인 방법에는 어떤 것들이 있는지 논술하시오.

<논제 2> 최근에는 화석 연료를 대체할 수 있는 유력한 미래 에너지원으로서 수소 연료가 연구되고 있다. 수소 연료의 장단점과 수소를 효과적으로 얻을 수 있는 방법을 논술하시오.