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과학 안에서 석유 관찰하기

이 책에서는 생명과학·지구과학·화학·물리학을 통해 천연자원인 석유가 이루는 에너지 시스템을 설명합니다. 과학이 석유 에너지를 탐구하며 지속 가능한 미래를 고민하는 과정도 조명합니다. 과학이라는 강력한 무기로 우리 눈에 보이지 않는 땅속에서 일어나는 일들을 상상할 수 있을 거예요. 석유가 과학을 만나야만 펼쳐지는 장관을 그려 볼 수 있습니다. 석유의 기원을 이야기할 때 더 중요한 사실은 공룡이 어떻게 멸종했는지가 아니라 그들이 우리에게 어떤 흔적을 남겼느냐는 것입니다. 석유는 오랜 기간에 걸쳐 오로지 자연의 영향 아래에서 만들어집니다.

오늘날 인류가 과학기술을 이용하여 땅속에 숨은 석유 자원을 찾아내고 우리가 사용할 수 있게 하기까지 어떤 과정을 거치는 걸까요? 석유는 탐사, 개발, 생산, 운송, 정제, 판매라는 단계를 거치며 사용자가 구매할 수 있는 제품으로 상품성을 갖춥니다. 유기물에서 시작하여 주유소에 판매하는 휘발유로 소비자에게 전달되기까지 여러 단계를 거쳐야 하므로 오랜 시간이 걸리지만, 우리의 에너지 시스템을 작동시키기 위해 꼭 필요한 과정이랍니다.

ㆍ이 책의 구성 4
ㆍ들어가며 6
내가 배운 과학을 앞으로 ‘어떻게’ 활용할까요? 6 | 과학으로 석유를 관찰해 봐요 7 | 석유란 어떤 물질일까요? 8 | 과연 58년 후에 석유는 고갈될까요? 12 | 과학의 힘은 자연의 비밀을 알려 줘요! 15 | 에너지 대전환, 과학이 해결할 수 있다 17

ㆍ1부 생명과학으로 풀어낸 석유 에너지

1 수억 년 전 생명체가 남긴 탄화수소 25
공룡이 죽어서 석유를? 27 | 성숙한 유기물 33
〔에너지 인사이트〕 우리나라에서 소비하는 에너지원의 종류 40

ㆍ2부 지구과학으로 탐사한 석유 에너지

2 지각에 숨겨진 비밀 49
압력이 지배하는 지층 53 | 땅속으로 들어갈수록 올라가는 온도 59

3 석유는 어떻게 만들어질까? 65
석유 자원을 설명하기 위한 암석 분류 67 | 암석에 구멍이 있다 69 | 물은 암석을 통과할 수 있을까? 73 | 땅속에 공존하는 석유, 가스, 물 76 | 무엇이 더 빠를까? 79 | 땅속 환경에 따라 영향을 받는다 81 | 유체는 지층에서 어디로든 잘 흐를까? 83

4 천연자원 석유는 무한할까? 87
원시부존량, 자원량과 매장량의 차이 90 | 매장량을 나누는 기준은? 95 | 지구과학과 간단한 수학으로 석유 부존량을 계산할 수 있다 99 | 저류층 크기는 어떻게 계산할까? 102 | 매장량 산정 방법 알아보기 106 | 매장량에 대한 석유 산업의 국제 공용 표준 110
〔에너지 인사이트〕 가장 많은 석유를 생산하는 나라 115

ㆍ3부 화학으로 탐구한 석유 에너지

5 석유는 어떤 특성이 있나? 123
압력과 온도에 따른 화학변화 125 | 석유에서 나오는 가스 131 | 알케인 계열 탄화수소 133 | 케첩, 꿀, 석유가 미끄럼틀을 타면? 136 | 유가를 정하는 기준이 되는 유종 140 | 표면장력까지 알면 나도 공학 박사 144

6 천연가스는 어떤 특성이 있나? 148
보일과 샤를-게이뤼삭, 그리고 아보가드로의 법칙 151 | 천연가스는 이상기체일까? 157 | 압축성 높은 기체의 특성 160 | 다양한 혼합가스의 특징 163
〔에너지 인사이트〕 전 세계는 어떤 에너지를 주로 사용할까? 165

ㆍ4부 물리학으로 들여다본 석유 에너지

7 땅속을 지배하는 에너지 173
자연이 만들어 준 에너지 176 | 땅속에 석유를 밀어내는 물이 있다 182 | 땅속에 보이지 않는 에너지 185 | 에너지 많은 친구, 가스 187

8 유체를 움직이는 힘 191
깊은 땅속 유체가 지표로 나오는 데 필요한 힘 193 | 전기 에너지와 운동 에너지의 전환 196 | 석유 생산에 소중한 물 200 | 에너지를 공급하는 다양한 접근법 204

9 석유를 생산한 땅속은 어떻게 될까? 208
땅속에서 통하는 물질수지 방정식 210 | 들어오고 나가면, 남는 것은? 215
〔에너지 인사이트〕 화석 연료를 대체할 다음 세대 에너지 220

ㆍ과학이 들려준 석유 에너지 생각해 보기 226
ㆍ용어 풀이와 찾아보기 238
ㆍ참고 자료 245