- 배경
2020년대를 살아가는 지금. 교과서에서 보던 기상이변, 기후변화, 자연재해가 일상 속으로 들어왔습니다.
뉴스를 보면, 폭염, 폭우, 대형 산불, 가뭄으로 인한 단수 등 심각한 기상 현상을 자주 접할 수 있습니다.
심지어 최근 전라도에는 이례적인 가뭄이 오래 지속되다가, 하루만에 한달치 비가 오는 일이 있었습니다.
우리나라만 겪는 문제는 아닙니다. 전세계가 기후변화로 인해 몸살을 앓고 있습니다.
세계 사회는 '탄소중립'을 필두로, 정부, 기업, 시민사회가 힘을 합쳐 대규모 대응에 나서고 있습니다.
지구의 주인은 미래 세대인 여러분입니다.
지구 종말을 다루는 영화 속 풍경이 여러분의 일상이 되지 않도록 함께 고민해 봅시다.
이번 글에서는 화학공학과가 기후변화에 대응하고, 탄소중립을 달성하는데 어떤 역할을 할 수 있는지 알아보겠습니다.
키워드 얻으신 후, 학교에서 심화 탐구 및 실천 활동, 관련 도서 읽기, 토론 및 토의 시간에 해당 키워드를 다루면 좋습니다.
생활기록부에서 문제 해결 역량, 창의적 사고 역량, 융합적 사고 역량, 공동체 역량 등을 보여줄 수 있습니다.
- 화학공학과에서 배우는 내용
화학공학과에서 배우는 주요 주제들을 아래에 소개합니다. 화학공학은 화학, 물리학, 수학 및 엔지니어링 원리를 결합하여 실세계의 문제를 해결하는 분야입니다.
1. 기초 화학과 물리학:
- 화학 반응, 물질의 성질, 열역학, 유체역학 등 기초적인 화학과 물리학의 원리를 배웁니다.
2. 공정 엔지니어링:
- 화학공장, 정유공장 등의 공정 설계, 운영 및 최적화를 위한 기초 지식을 습득합니다.
3. 재료 과학:
- 다양한 재료의 구조, 성질 및 응용에 대한 이해를 기르며, 새로운 재료를 개발하고 분석하는 방법을 학습합니다.
4. 화학 반응 엔지니어링:
- 화학 반응의 기초, 반응기 설계 및 화학공학에서의 화학 반응의 응용에 대해 배웁니다.
5. 전산 화학공학:
- 공학 문제 해결을 위한 컴퓨터 시뮬레이션 및 최적화 기술을 배우며, 공학 소프트웨어를 사용하여 실제 문제를 모델링합니다.
6. 환경공학 및 지속가능성:
- 화학공학의 지속가능성과 환경 보호에 대한 이해를 기르며, 화학공학 기술이 환경 문제 해결에 어떻게 기여할 수 있는지 배웁니다.
7. 생명공학 및 바이오테크놀로지:
- 생명공학의 기초, 유전공학, 바이오프로세스 엔지니어링 등 생명공학과 바이오테크놀로지의 기초적인 개념을 배웁니다.
8. 화학공학 실험 및 연구 방법론:
- 실험 설계, 데이터 분석 및 연구 방법론에 대한 기초 지식을 습득하며, 화학공학 분야에서의 연구 및 개발을 위한 필수적인 기술을 배웁니다.
- 기후변화/탄소중립과 관련 있는 내용
위 내용 중 기후위기 대응과 탄소중립 실현에 있어 중요한 개념은 환경공학 및 지속가능성과 화학 반응 엔지니어링입니다.
1. 환경공학 및 지속가능성:
- 환경공학은 오염 제어, 폐기물 관리, 지속 가능한 기술 개발 등을 포함하여 환경 보호와 관련된 기술과 원칙을 연구합니다. 화학공학자는 환경공학의 지식을 활용하여 기존의 산업 공정을 개선하거나 새로운 환경 친화적인 기술을 개발할 수 있습니다. 예를 들어, 이산화탄소를 포집하고 저장하는 기술이나 재생 가능한 에너지 소스를 개발하는 프로젝트에 참여할 수 있습니다.
- 지속가능성은 화학공학자에게 현대 사회의 에너지와 자원 사용에 대한 새로운 접근 방식을 제시합니다. 이를 통해 학생들은 탄소 발자국을 줄이고 기후 변화를 완화하는 방법을 탐구할 수 있습니다.
2. 화학 반응 엔지니어링:
- 화학 반응 엔지니어링은 화학 반응의 속도와 효율성을 최적화하는 방법을 연구합니다. 이는 에너지 효율적인 공정 설계와 기존 공정의 개선을 통해 탄소 배출을 줄이는데 중요할 수 있습니다.
- 예를 들어, 화학 반응 엔지니어링의 원리를 이해하면 이산화탄소를 화학 제품으로 전환하는 새로운 공정을 개발하거나, 기존의 화학공정에서 에너지 사용을 최소화하고 폐기물을 줄이는 방법을 찾을 수 있습니다.
이러한 개념들은 고등학생들이 기후위기 대응과 탄소중립 실현을 위해 필요한 기술적 배경과 이해를 제공할 수 있으며, 또한 이런 이슈에 대한 심도 있는 탐구와 토론을 유도할 수 있습니다. 그리고 대학 수준의 이론과 개념을 학습함으로써, 학생들은 이러한 중요한 환경 이슈에 대한 통찰력을 얻고, 미래의 화학공학자로서 기후위기 해결에 기여할 수 있는 방법을 탐구할 수 있습니다.
- 세특 탐구 주제, 발표 주제 추천 : 공정 개선을 통한 기후위기 대응 및 탄소중립 실현
탐구 주제, 발표 주제 선정 시 아래 목차 중 일부를 활용하면 좋습니다.
한 학기 또는 한 학년을 걸쳐서 동일한 주제를 심화, 확장하여 탐구하면 일관된 생활기록부를 작성할 수 있습니다.
1. 서론
1.1 기후위기와 탄소중립의 중요성
- 기후위기는 인류에게 다가오는 가장 큰 위협 중 하나로, 탄소중립은 이러한 위협을 완화하는 방향으로 나아가는 핵심 전략이다.
1.2 화학공학과 기후위기 대응의 관계
- 화학공학은 산업 공정의 에너지 효율성을 높이고 폐기물을 줄여 기후위기 대응에 중요한 역할을 할 수 있다.
1.3 연구 목적 및 범위
- 이 연구는 기존 화학공정의 에너지 사용을 최소화하고 폐기물을 줄이는 방법을 통해 기후위기 대응과 탄소중립 실현을 탐구한다.
2. 기초 개념
2.1 에너지 효율과 폐기물 관리의 기초
- 에너지 효율과 폐기물 관리는 화학공정의 환경 영향을 최소화하고 지속 가능한 발전을 추구하는데 중심적인 요소이다.
2.2 화학공정의 기본 원리
- 화학공정의 기본 원리는 물질과 에너지의 균형, 그리고 공정 최적화를 통해 자원을 효율적으로 사용하는 것이다.
2.3 화학공정에서의 에너지 및 자원 사용
- 화학공정에서의 에너지 및 자원 사용은 공정의 경제성과 환경 성능에 큰 영향을 미친다.
3. 에너지 최소화 전략
3.1 에너지 회수 및 재사용
- 에너지 회수 및 재사용은 화학공정에서의 에너지 효율을 향상시키고 탄소 배출을 줄이는 핵심 전략이다.
3.2 공정 최적화를 통한 에너지 효율 개선
- 공정 최적화는 공정의 에너지 사용을 최소화하고, 동시에 공정의 성능과 생산량을 최적화한다.
3.3 에너지 효율적인 기술 및 설비 도입
- 에너지 효율적인 기술 및 설비의 도입은 화학공정의 에너지 사용을 줄이고 환경 성능을 향상시킨다.
4. 폐기물 감소 전략
4.1 폐기물 최소화 기술
- 폐기물 최소화 기술은 화학공정에서 발생하는 폐기물의 양을 줄이고, 이로 인해 환경에 미치는 영향을 감소시킨다.
4.2 재사용 및 재활용 전략
- 재사용 및 재활용은 자원의 효율적인 사용을 촉진하고 폐기물을 줄여 환경에 좋은 영향을 미친다.
4.3 무해화 및 처리 기술
- 무해화 및 처리 기술은 화학공정에서 발생하는 폐기물의 위험성을 줄이고 환경에 미치는 영향을 감소시킨다.
5. 기술 및 방법론
5.1 화학 반응 엔지니어링과 공정 모델링
- 화학 반응 엔지니어링과 공정 모델링은 공정의 에너지 효율과 폐기물 감소 전략을 평가하고 개선하는데 필수적이다.
5.2 지속가능한 화학공정 설계
- 지속가능한 화학공정 설계는 화학공정의 환경 영향을 최소화하고 지속 가능한 발전을 추구한다.
5.3 탄소 포집 및 저장 기술
- 탄소 포집 및 저장 기술은 기존 화학공정에서 탄소 배출을 줄이는데 중요한 역할을 한다.
6. 사례 연구
6.1 성공적인 에너지 최소화 및 폐기물 감소 사례
- 성공적인 에너지 최소화 및 폐기물 감소 사례는 실제 화학공정에서 이러한 전략이 어떻게 적용되고 효과를 발휘하는지 보여준다.
6.2 탄소중립 실현을 위한 기존 화학공정의 개선 사례
- 기존 화학공정의 개선 사례를 통해 탄소중립 실현의 가능성과 그 방법을 탐구한다.
7. 결론
7.1 연구 결과 요약
- 이 연구는 기존 화학공정에서 에너지 사용을 최소화하고 폐기물을 줄이는 방법을 통해 기후위기 대응과 탄소중립 실현의 중요성을 강조한다.
7.2 향후 연구 방향 및 기후위기 대응 추천 전략
- 향후 연구는 더 많은 화학공정의 사례를 탐구하고, 이러한 전략이 어떻게 더 넓게 적용될 수 있는지를 조사할 필요가 있다.
8. 참고 문헌
위 내용을 기반으로, 관련 도서, 논문/보고서, 영상 자료 등을 분석하면 됩니다.
- 공정 개선 관련 참고 영상
기후위기 대응 및 탄소중립 실현에 대한 탐구를 통해 화학공학과에 대한 자신의 진로를 구체화하고, 일관성 있는 생활기록부를 작성하여 학생부종합전형에서 좋은 결과 있길 바랍니다.
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