쓰레기가 아닙니다. 연료입니다. -새로운 탈것(육상)- 연세대학교 STEAM 개발 프로그램 시범 적용 쓰레기가 아닙니다. 연료입니다. -새로운 탈것(육상)- 오산중학교

1 동기 유발 2 학습 목표 제시 3 창의적 설계 4 평가/ 보상

동기 유발 ※ 주어진 제시문을 읽고 ‘캠핑을 가는 길에 자동차 연료가 떨어져 캠핑을 못 갈 경우’에 대해 생각하여 적어보자. 1 ※ 주어진 제시문을 읽고 ‘캠핑을 가는 길에 자동차 연료가 떨어져 캠핑을 못 갈 경우’에 대해 생각하여 적어보자.

바이오 매스의 생산 과정을 이해하고, 주어진 조건에서 바이오 에탄올을 만드는 최적의 조건을 설명할 수 있다. 학습 목표 제시 2 바이오 매스의 생산 과정을 이해하고, 주어진 조건에서 바이오 에탄올을 만드는 최적의 조건을 설명할 수 있다.

창의적 설계 활동4 : 에탄올 추출 정도를 확인하고 피드백을 받음 활동1 : 병욱이의 상황을 분석하여 해결해야 할 요소 추출 3 활동1 : 병욱이의 상황을 분석하여 해결해야 할 요소 추출 필요발견 활동2 : 해결해야 할 과제를 확인하고 토의를 통해 미션 해결하기 활동3 : 바이오에탄올 추출을 위한 재료 세팅 및 장치 꾸미기 창의적인 해결방안 모색 문제 정의 및 제품 설계 제품산출 활동4 : 에탄올 추출 정도를 확인하고 피드백을 받음

(활동 1 : 필요발견) 병욱이의 상황을 분석하여 해결해야 할 요소 추출 목표 : 새로운 연료가 될 수 있는 물질의 생산 연료가 될 수 있는 물질 파악 숲 속에서 연료가 떨어짐 석유 이외의 다른 연료 필요 친환경 요소를 갖춘 연료 상황분석 내연기관에 사용 가능한 연료 자연에서 연료가 될 수 있는 공법 개발 석유 대체 에너지 필요 기존 연료보다 탄소배출량이 적은 에너지 해결과제 추출

석유시대가 끝나고 있다. 1. 석유의 고갈 2. 지구 온난화 세계는 지금 한 해 270억 배럴의 석유를 사용하고 있다. 석유를 마지막 한 방울까지 다 뽑아낼 수 있다면(거의 불가능한 일이다) 남은 석유의 총량은 37년이면 바닥날 것이다. 남아 있는 세계 석유의 총량 중 상당 부분은 개발이 불가능하며, 그 사이에도 세계의 인구는 한동안 늘어날 것이다. 2. 지구 온난화 국제에너지기구, IEA는 지난해 전 세계 이산화탄소 배출량이 전년보다 1.4% 늘어나 사상 최고치인 316억 톤을 기록했다고 밝혔습니다. IEA는 또 현 추세로는 지구 온도가 산업화 이전 대비 3.6~5.3℃까지 높아질 것으로 예상된다고 전망했습니다. 나라별로는 중국의 이산화탄소 배출량이 전년보다 3.8% 늘어난 3억 톤이었고 미국은 전년보다 3.8% 줄어든 2억 톤, 유럽은 전년보다 1.4% 줄어든 5천만 톤이었습니다

지구온난화로 사라져 가는 나라 하루하루 사라져가는 섬, 투발루(Tuvalu) 남태평양 중부 폴리네시아 서부에 위치

투발루의 사라져 가는 모습

※ 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 개인이 할 수 있는 일은 무엇인지 친구들과 함께 토의해보자. 대중 교통 이용하기 쓰레기 재활용에 적극 참여하기 청청에너지 사용하기 나무 심기 물 아껴쓰기 종이 아껴쓰기 걸어다니기

석유를 대체할 에너지 자원(신재생에너지) ‘신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법’은 11종류의 신·재생 에너지를 규정 태양에너지, 바이오에너지, 풍력, 수력, 연료전지, 가스화에너지, 해양에너지, 폐기물에너지, 지열에너지, 수소에너지, 기타 대통령령에 의한 에너지 태양열발전소 (캘리포니아) 바이오에너지 (미국,브라질) 풍력발전 (독일) 수력발전 (소양강댐) 연료전지,수소에너지 (현대자동차)

우리가 해결해보자 (당을 이용한 바이오에탄올 만들기) - 바이오 에탄올의 최적의 조건 설계 하기- 1. 미션 설명 < 미션 목표> 과일, 곡물 등 재료 1kg을 이용하여 최대한 많은 에탄올을 얻어냄. < 미션수행 조건> 발효시간은 5일, 그 밖의 다른 조건은 조별로 조사하여 실험계획 < 시상계획> - 가장 많은 에탄올을 얻은 조에게 상품 시상

개발을 위한 재료 2. 미션 수행을 위한 재료 및 기구 재료 이름 재료 설명 및 규격 발효 재료 각종 곡물, 과일 등 1kg 발효 미생물 효모 발효 용기 기타기구

어떻게 문제를 해결할까? 프로젝트 계획서 작성 실험보고서 작성 산출물 평가 및 피드백

C6H12O6 (포도당) 2C2H5OH (에탄올) + 2CO2 (이산화탄소) 당을 이용한 바이오 에탄올 제조 전분 (쌀, 보리, 감자, 고구마, 옥수수 사용) 1차 발효 : 당화 (아밀레이스에 의해 녹말을 엿당이나 포도당으로 분해) 엿당, 포도당 2차 발효 : 알코올 발효(효모가 산소가 없는 상태에서 당을 분해하여 알코올과 이산화탄소를 발생시킴) 에탄올 생성 C6H12O6 (포도당) 2C2H5OH (에탄올) + 2CO2 (이산화탄소)

효모 (Saccharomyces cerevisiae) 1,500종의 효모 발견 – 전체 균류의 1%미만 이스트(yeast) : 술 및 빵의 제조에 사용하는 효모균 제품 빵, 맥주, 포도주 등을 만드는데 사용되는 미생물

바이오 에너지 주요 선진국의 총 1차 에너지 중 신·재생 에너지의 비중은 3~7% 수준 이중 바이오에너지의 비중은 30 ~ 60%를 차지 대표적인 바이오에너지: 바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오메탄 바이오에탄올이 90%, 바이오디젤이 10%을 차지함

바이오 연료의 특징 재생자원(Renewable Resources)을 활용하는 자동차 연료 이산화탄소 증가 효과가 적음 현재 수송 인프라에 직접 적용 가능 수송 및 저장이 용이 (국내실증평가 중) 농어촌 경제활성화에 기여

바이오에탄올 제 1세대 바이오에탄올 (전분류/설탕류 에탄올) 제2세대 바이오에탄올 (섬유소 에탄올)

Greenhouse gas emission2) 원료에 따른 바이오에탄올의 특성 비교 Production Cost (U.S. $ per gallon) Energy Balance1) Greenhouse gas emission2) 전분계 에탄올 (옥수수) 1.09 (2.1) 1.3 78% 당질계 에탄올 (사탕수수) 0.87 8.0 44% 섬유소계 에탄올 2.0~3.0 2~36 9%

※ 액체혼합물의 분리 에탄올의 끓는점 물의 끓는점 78℃ 100℃ ∴ 끓는점이 낮은 에탄올이 먼저 끓어 나옴.

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