과학기술, 자연과 환경

정성화 지음

자유아카데미 2022년 10월 24일 출간

작품소개

책소개

'지금 우리는 급변하는 환경에서 살고 있다. 최근 문명의 성장 속도는 인류가 지난 산업혁명 이전까지 오랜 기간 발전시킨 문명에 비해 폭발적이라고 할 수 있을 만큼 빠르며, 그 기간도 짧고 기술 수준도 급격한 발전을 이루었다. 오늘날 우리는 다양한 문명의 혜택을 누리는 반면, 지나친 과학기술의 발달, 특히 빠른 속도로 발전하는 과학기술로 인한 다양한 문제에 직면해 있다.

흔히 인류는 ‘에너지의 위기’, ‘환경의 위기’, ‘질병으로 인한 위기’ 등의 3대 위기에 직면해 있다고 한다. 이 위기들은 대부분 지구가 수용할 수 있는 것에 비해 지나치게 많은 세계 인구 및 발전된 과학기술에 기인한다고 볼 수 있다. 즉, 지나치게 많은 에너지의 소비로 에너지 고갈이 우려되고 있고, 다양한 물품의 대량생산 및 소비로 지구의 환경이 심하게 오염되어 위기를 맞게 된 것이다. 또한 항생제 및 향균제 등의 의약품의 남용으로 내성이 있는 병균 혹은 새로운 병들이 계속 발생하여 우리를 위협하고 있다.

인류는 어디까지 발전할 것이며, 지구에는 몇 명의 인구가 살 수 있을까? 이렇게 빠른 속도로 과학기술이 발전하고 인구가 증가하면, 과연 어느 정도까지 지구가 지탱해 낼 수 있을까? 발전하는 과학기술이 우리의 환경에 미치는 영향은 어떠할까? 이와 같은 의문들과 함께, 현 세대는 물론이고 특히 미래 세대까지 고려하면 과연 언제까지 기술을 개발하고 경쟁하면서 삶을 영위해야 하는지 고민하게 된다.

인간은 화학, 화학공학과 재료공학 및 관련 기술을 활용하여 여러 물건을 만들게 되면서 편안한 삶을 살게 되었다. 그러나 이로 인한 급격한 환경오염도 염려되는 상황이다. 아이러니하게도 화학을 포함한 과학기술은 환경오염의 큰 원인인 동시에 환경오염을 완화 혹은 해결할 열쇠이기도 하다. 따라서 이 책에서는 자연 그대로의 환경, 환경오염의 원인, 현황 및 대처 혹은 복원 방안 등에 대해 기술적 관점, 특히 화학적 관점에서 기술하였다.

우선 ‘자연’은 있는 그대로가 가장 바람직하다는 측면에서 거의 다루지 않았다. 반면에 과학기술, 특히 화학, 화학공학, 재료공학 및 관련 기술의 진보에 따른 환경오염, 부수적인 문제점 및 대비 방안을 여러 관점에서 정리하였다. 주요 내용으로는 대기의 오염, 지구온난화와 이산화 탄소, 실내 오염, 물의 오염, 토양의 오염, 에너지와 환경, 원자력 발전과 핵폐기물, 녹색화학과 지속가능성 등을 기술하였다. 이후 부록에는 참고문헌과 함께 ‘기초 및 과학 용어’와 ‘환경 관련 용어’를 정리하였다.

이 책은 환경오염 및 화학물질에 대해 갖고 있는 막연한 걱정에 대해 설명하고 있으며, 우리의 환경 및 자신을 지키기 위한 방안을 설명하고 있다. 이 책을 읽음으로써 과학기술의 발전, 환경 위기 및 대처 방안 등에 대한 이해를 높일 수 있을 것으로 기대한다.
이 책은 우리의 지구 및 환경에 관심을 가진 일반인들이 읽어도 좋을 것이며, 대학 학부과정의 교양교재로 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. 교재로 사용할 경우 이공계 학생들은 서적의 전체 내용을 공부하고 이해하기를 권하며, 인문계 학생들은 전체를 공부하되 ‘참고’라고 적힌 네모 안의 내용은 참조 자료로 활용해도 좋다. 특히 화학, 환경공학, 화학공학, 응용화학 등을 공부하는 학생들이 우리의 자연과 인간, 화학과 관련된 기술 및 환경오염과 환경기술 및 환경복원 등에 대해 되돌아볼 수 있는 기회가 될 것으로 기대된다.

출간 후에라도 수정 사항이 있을 경우에는 자유아카데미 홈페이지(www.freeaca.com) 자료실에 제공할 예정이다.

목차

1장 과학기술의 발달과 환경 위기 그리고 우리의 대처
1.1 개요
1.2 환경 위기의 특징
1.3 환경 위기에 대한 향후 전망 및 우리의 자세

2장 대기 오염 및 대처
2.1 개요
2.2 대기권의 구조와 특성
2.3 대기의 조성
2.4 대기와 건강과 생명
2.5 유해 대기 오염 물질의 개요
2.6 대기 오염 물질의 특성
2.7 국내의 대기 오염 물질과 그 원인
2.8 요약

3장 지구온난화와 이산화 탄소
3.1 개요
3.2 온실효과
3.3 이산화 탄소
3.4 온실효과에 영향을 주는 주요 기체들
3.5 지구온난화의 사실
3.6 탄소 중립화
3.7 탄소 포집 및 저장
3.8 이산화 탄소의 화학적 전환 및 활용 가능성
3.9 지구온난화에 대한 가능한 대응책
3.10 요약

4장 실내 오염
4.1 개요
4.2 새집 증후군/헌집 증후군/병든집 증후군
4.3 실내 오염 물질별 특징, 발생 원인 및 대처 방안
4.4 요약

5장 물의 오염
5.1 개요
5.2 물의 특성
5.3 물의 지구에서의 분포
5.4 물의 순환 및 오염 경로
5.5 물의 오염 문제
5.6 지켜야 할 수자원
5.7 물의 오염 및 정화
5.8 물의 주요 오염원
5.9 녹조와 적조
5.10 부영양화, BOD와 COD
5.11 바닷물의 담수화
5.12 물의 정수
5.13 요약

6장 토양의 오염
6.1 개요
6.2 토양 오염의 원인
6.3 토양의 주요 오염원
6.4 토양 오염의 특징
6.5 요약

7장 에너지와 환경
7.1 개요
7.2 인류 역사와 에너지
7.3 화석연료
7.4 신·재생 에너지
7.5 연료전지
7.6 바이오 정유
7.7 요약

8장 원자력 발전과 핵폐기물
8.1 개요
8.2 원자력 발전의 장단점
8.3 원자력 발전의 기술적 배경
8.4 원자력 발전소의 구조
8.5 방사능
8.6 원자력 발전과 안전
8.7 원자력 발전과 폐기물: 반감기
8.8 원자력 발전과 핵무기
8.9 핵융합 발전
8.10 요약

9장 녹색화학과 지속가능성
9.1 개요
9.2 녹색화학의 12가지 원칙
9.3 오염 방지의 우선순위
9.4 화학 반응의 표현
9.5 신화학 혹은 이상적 합성
9.6 청정 기술
9.7 녹색화학의 예시
9.8 녹색화학과 환경화학의 비교
9.9 지속가능성
9.10 요약

부록
A1. “과학기술, 자연과 환경” 관련 기초 및 과학 용어
A2. “과학기술, 자연과 환경” 관련 용어 정리

참고문헌

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책 속으로

[머리말]
'지금 우리는 급변하는 환경에서 살고 있다. 최근 문명의 성장 속도는 인류가 지난 산업혁명 이전까지 오랜 기간 발전시킨 문명에 비해 폭발적이라고 할 수 있을 만큼 빠르며, 그 기간도 짧고 기술 수준도 급격한 발전을 이루었다. 오늘날 우리는 다양한 문명의 혜택을 누리는 반면, 지나친 과학기술의 발달, 특히 빠른 속도로 발전하는 과학기술로 인한 다양한 문제에 직면해 있다.

흔히 인류는 ‘에너지의 위기’, ‘환경의 위기’, ‘질병으로 인한 위기’ 등의 3대 위기에 직면해 있다고 한다. 이 위기들은 대부분 지구가 수용할 수 있는 것에 비해 지나치게 많은 세계 인구 및 발전된 과학기술에 기인한다고 볼 수 있다. 즉, 지나치게 많은 에너지의 소비로 에너지 고갈이 우려되고 있고, 다양한 물품의 대량생산 및 소비로 지구의 환경이 심하게 오염되어 위기를 맞게 된 것이다. 또한 항생제 및 향균제 등의 의약품의 남용으로 내성이 있는 병균 혹은 새로운 병들이 계속 발생하여 우리를 위협하고 있다.

인류는 어디까지 발전할 것이며, 지구에는 몇 명의 인구가 살 수 있을까? 이렇게 빠른 속도로 과학기술이 발전하고 인구가 증가하면, 과연 어느 정도까지 지구가 지탱해 낼 수 있을까? 발전하는 과학기술이 우리의 환경에 미치는 영향은 어떠할까? 이와 같은 의문들과 함께, 현 세대는 물론이고 특히 미래 세대까지 고려하면 과연 언제까지 기술을 개발하고 경쟁하면서 삶을 영위해야 하는지 고민하게 된다.

인간은 화학, 화학공학과 재료공학 및 관련 기술을 활용하여 여러 물건을 만들게 되면서 편안한 삶을 살게 되었다. 그러나 이로 인한 급격한 환경오염도 염려되는 상황이다. 아이러니하게도 화학을 포함한 과학기술은 환경오염의 큰 원인인 동시에 환경오염을 완화 혹은 해결할 열쇠이기도 하다. 따라서 이 책에서는 자연 그대로의 환경, 환경오염의 원인, 현황 및 대처 혹은 복원 방안 등에 대해 기술적 관점, 특히 화학적 관점에서 기술하였다.

우선 ‘자연’은 있는 그대로가 가장 바람직하다는 측면에서 거의 다루지 않았다. 반면에 과학기술, 특히 화학, 화학공학, 재료공학 및 관련 기술의 진보에 따른 환경오염, 부수적인 문제점 및 대비 방안을 여러 관점에서 정리하였다. 주요 내용으로는 대기의 오염, 지구온난화와 이산화 탄소, 실내 오염, 물의 오염, 토양의 오염, 에너지와 환경, 원자력 발전과 핵폐기물, 녹색화학과 지속가능성 등을 기술하였다. 이후 부록에는 참고문헌과 함께 ‘기초 및 과학 용어’와 ‘환경 관련 용어’를 정리하였다.

이 책은 환경오염 및 화학물질에 대해 갖고 있는 막연한 걱정에 대해 설명하고 있으며, 우리의 환경 및 자신을 지키기 위한 방안을 설명하고 있다. 이 책을 읽음으로써 과학기술의 발전, 환경 위기 및 대처 방안 등에 대한 이해를 높일 수 있을 것으로 기대한다.
이 책은 우리의 지구 및 환경에 관심을 가진 일반인들이 읽어도 좋을 것이며, 대학 학부과정의 교양교재로 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. 교재로 사용할 경우 이공계 학생들은 서적의 전체 내용을 공부하고 이해하기를 권하며, 인문계 학생들은 전체를 공부하되 ‘참고’라고 적힌 네모 안의 내용은 참조 자료로 활용해도 좋다. 특히 화학, 환경공학, 화학공학, 응용화학 등을 공부하는 학생들이 우리의 자연과 인간, 화학과 관련된 기술 및 환경오염과 환경기술 및 환경복원 등에 대해 되돌아볼 수 있는 기회가 될 것으로 기대된다.

출간 후에라도 수정 사항이 있을 경우에는 자유아카데미 홈페이지(www.freeaca.com) 자료실에 제공할 예정이다.

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저자(글) 정성화