화학공학 분야가 산업에 끼치는 영향력은 매우 크고 광범위합니다. 이 화학공학 분야가 기후변화 위기를 늦추고 개선하는데 어떻게 기여할 수 있는지 조금이나마 정리해 보고자 한다.
화학 공학은 무엇을 말하는거지?
1. 화학공학은
일반적으로 일상생활 속의 다양한 물질을 화학적, 물리적 조작을 통해 제조하고 가공하여 고부가가치 제품으로 변형시키거나, 혼합, 반응, 분리, 정제 과정 등을 통하여 인류 생활을 윤택하게 하는 학문 분야로 구할 수 있는 원료를 화학적, 물리적 과정으로 가치를 부과하거나 필요로 하는 사람들에게 제공하는 경제적인 면을 포함하고 있습니다.
2. 화학공업 분야의 대표적인 예
2-1. 정유 공업
원유를 분리, 정제하여 휘발유, 아스팔트 등 각종 석유제품을 생산.
2-2. 석유화학공업
나프타를 분해하여 각종 플라스틱, 고무제품 및 화학섬유 등을 생산
2-3. 유기화학공업
탄소를 중심으로 수소, 산소, 질소 등를 함유한 화합물을 제조
등이 있습니다.
3. 화학공학 관련 인적자원이 활약하고 있는 산업 분야는 화학, 물리, 생물 현상을 다루는 화학공학의 대상 범위만큼이나 다양하며 화학공학의 종합적 성격에 따라 경영학, 컨설팅 등 비 기술 관리직으로도 많이 진출합니다. 대표적인 진출 분야를 예를 든다면 반도체, 디스플레이, 배터리 계열, 첨단 나노 소재 개발 분야, 석유, 고분자 계열, 바이오, 화장품 계열, 건축자재, 페인트 계열, 섬유 소재, 식품 계열, 화학공장 공정 설계 계열 등이 있습니다.
화학 공학과 지구 온난화, 기후변화는 무슨 관계가 있지!
지구 온난화의 주범으로 대표적 온실가스는 이산화탄소와 메탄을 말합니다.메탄은 공기 중으로 배출되는 양은 적지만 온실효과는 이산화탄소의 80배에 달한다고 합니다.
1. 국내 온실가스별 배출량 비중은 (참조: 2020년 국가 온실가스 배출량 - 환경부)
이산화탄소(CO2) 91.4%
메탄(CH4) 4.1%
아산화질소(N2O) 2.1%
수소불화 탄소(HFCs) 1%
육불화황(SF6) 0.8%
불화 탄소(PFCs) 0.5% 등의 순입니다.
2. '21년 분야별 온실가스 잠정배출비중(참조: 2021년 잠정배출량 분야별 증감 - 환경부)
에너지 분야 : 5억 9,060만 톤 86.9%
산업공정 분야 : 5,100만 톤 7.5%
농업 분야 : 2,120만 톤 3.1%
폐기물 분야 : 1,680만 톤 2.5%
순으로 분석되었다고 합니다.
에너지 분야 : 공공 전기 및 열 생산, 제조업(철강, 화학), 수송, 상업/공공, 가정, 그외 에너지를 말합니다.
3. 국내 온실가스 주요 배출원인은
이산화탄소(CO2) - 석탄 및 석유 연소
메탄(CH4) 4.1% - 음식물 쓰레기 부패 등 유기물 분해
아산화질소(N2O) 2.1% - 석탄, 질소비료 폐기물 소각
수소불화 탄소(HFCs) 1% - 냉매
육불화황(SF6) 0.8% - 세정제
불화 탄소(PFCs) 0.5% - 절연제 등입니다.
위에 내용을 보면 화학공학 분야가 지구 온난화 → 기후변화를 지연시키는데 폭넓게 기여할 수 있습니다.
예를 들면 리튬이온배터리는 자동차의 연료로 가솔린과 디젤을 대신하여 연료로 많이 사용되고 있습니다 또한 리튬이온배터리를 재생에너지(태양, 풍력 에너지 등) 저장 장치로 이용하기도 합니다. 저장 장치의 용량이 늘어나고 설치 비용과 관리 비용이 줄어든다면 재생에너지를 더 효과적으로 사용할 수 있습니다.
레독스 흐름 배터리(redox flow battery)는 생체 내 전기화학적 반응에 참여하는 모든 물질이 고체가 아닌 액체 상태로 혈액 순환계를 통해 흐르고 있다는 데 착안해 만들어졌다고 하는데 모든 소재가 액체 상태입니다.
일상생활에서 많이 사용하며 또 문제가 되고 있는 플라스틱과 비닐도 생분해가 가능한 제품들이 만들어지고 있습니다.
발전 분야에서는 지구온난화 문제 해결과 에너지 공급을 단번에 해결해 줄 수있는 방안으로 핵융합(인공태양) 발전도 연구되고 있으며 핵융합 반응에 주로 이용되는 물질은 중수소와 삼중수소라고 하며 또한 헬륨-3은 지구에서는 구하기가 매우 어렵지만 달 표면에는 매장량이 (전 세계인들이 약 5백 년 가량 쓸 수 있는 에너지) 상당하고 합니다.
글을 정리하며
일부분의 예를 들어 정리하였지만 화학공학은 단순히 화학물질을 다루는 학문을 뛰어넘어 대체에너지, 환경오염 및 생체공학과 관련된 에너지공학, 환경화학공학, 생화학 공학, IT 분야 등 종합과학으로 확대되고 있습니다
기존의 시스템이 수익성과 편리함에만 몰두 하였다면 앞으로는 수익성과 환경, 공동체의 장기적인 이익도 함께 생각해야 합니다. 특히 청소년은 환경 문제와 공동체 이익에 대한 생각을 자신의 꿈과 접목시켜 세계를 무대로 꿈을 실현 시키시길 바랍니다.
참조: 2020년 국가 온실가스 배출량 , 2021년 잠정배출량 분야별 증감, 국내 온실가스 주요 배출원인 - 환경부, 나무위키
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