***2018년에 정리한 내용입니다***
지구과학1
01. 소중한 지구
2. 지구의 선물
1] 지하자원
1. 지하자원의 정의와 종류
- 땅 속에 묻혀있는 채취 가능하고 쓸모 있는 자원
- 매장량 유한함
- 넓은 의미에서는 토양, 지하수, 온천 등을 포함하고, 좁은 의미에서는 에너지자원, 금속 광물, 비금속광물을 의미
1) 에너지자원
- 우리의 일상생활과 경제활동을 영위하기 위해 사용하는 연료
① 석탄 : 과거 살던 식물들의 유해가 묻혀 큰 열과 압력을 받으면, 다양한 구성성분들이 빠져나가고 남은 탄소들이 주성분을 이루어 석탄을 형성
② 석유 : 바다에 살던 미생물들의 유해가 묻혀 열과 압력을 받으면 석유 형성
③ 천연가스 : 유전 지역이나 탄광 지역 등에서 천연으로 나오는 가연성 가스
| 석탄 | 석유 | |
| 공통점 | 탄소, 생물들의 유해 | |
| 차이점 | 고체, 육지 | 액체, 바다 |
2) 금속광물과 비금속광물
| 금속광물 | 비금속광물 | |
| 정의 | 금속을 주성분으로 하는 광물 | 비금속 원소로 이루어진 광물 |
| 특징 | - 대체로 금속 광택, 불투명 - 전기와 열이 잘 전달 - 금속을 뽑아내는 제련과정 필요 |
- 제련과정 불필요 - 분쇄하는 과정이 필요 |
| 예시 | 철, 알루미늄, 구리, 아연, 금, 은, 망가니즈, 텅스텐, 희토류 | 석회석, 고령토, 점토, 규석, 운모, 장석, 흑연, 자수정 |
2. 광물자원의 생성 및 개발과정
1) 광상
-지하에 광물이 집중적으로 모여 있는 곳
(1) 화성광상
- 마그마가 냉각되는 과정에서 유용한 성분들이 선택적으로 분리되거나 유용한 성분이 많이 남아 있는 광상(백금, 니켈, 금강성, 철, 구리, 아연, 금, ...)
(2) 변성광상
- 기존의 암석이나 광상이 변성작용을 받아 광물 조성이 달라지며 만들어진 광상(흑연_높은 열 필요, 활석, 석면, ...)
(3) 퇴적광상
- 노출된 암석이 풍화 및 침식을 받아 운반, 퇴적하는 과정에서 유용한 광물이 모인 광상(사금, 자철석, 고령토, 보크사이트, 석회석, 금강석, 사철석, 모나자이트, ...)
2) 개발과정
① 탐광 : 물리, 화학적 방법을 통해 광물이 있는지 탐사 및 시추(마지막으로 실시함)
② 채광 : 경제성이 확인되면 광석을 깨서 채취
③ 선광 : 채광한 광석을 부수어 원하는 광물들을 선택적으로 분리 및 선별 (물리적인 방법)
④ 제련 : 광석을 녹여내어 원하는 금속광물을 추출 (화학적인 방법)
■ 비금속광물은 선광까지, 금속광물은 제련까지
■ 보크사이트 : 금속, 퇴적광성 --제련--> 알루미늄
3. 지하자원의 유한성
- 매장량은 한정되어 있고, 사용량의 급증으로 지하자원이 부족
- 지하자원은 오랜 시간에 걸쳐 만들어지기 때문에 재생산에 오랜 시간이 걸림
2] 자원으로서의 토양
1. 토양
- 암석이 오랫동안 풍화 및 침식을 받아 형성된 흙
- 원암의 종류, 기후, 식생 등에 따라 구성성분이 달라짐
2. 토양의 단면과 형성과정
1) 토양의 단면 [기반암-모질물-심토-표토]
① 기반암
- 퇴적층 아래에 풍화되지 않은 암석
② 모질물
- 기반암에서 떨어져 나온 돌조각이나 흙으로 이루어진 층
③ 심토
- 표토에서 씻겨 내려온 점토층과 산화철이 많이 포함된 층
④ 표토
- 유기물, 부식물, 광물질 등이 혼합된 어두운 층
- 생명활동이 가장 활발한 층
2) 토양의 형성과정
① 초기 (기반암 + 굵은 모질물)
- 유기물이 거의 없어 식물이 자라지 못함
② 중기 (기반암 + 작은 모질물 + 표토)
- 풍화작용으로 인해 모질물이 잘게 부서지며, 모질물 층이 깊어짐
- 지표부근에는 식물이 부패하여 생긴 표토 형성
③ 성숙 토양 (기반암 + 모질물 + 심토 + 표토)
- 수 십 년이 지나면서 표토층과 모질물 층이 두꺼워짐
- 표토층에서 지하수에 의해 씻겨져 내려온 점토가 심토층을 만듦
3. 자원으로서의 토양
① 서식처 제공
② 식량 제공
③ 지하수 및 유기물 저장
④ 오염물질을 여과하여 지표 환경의 안정 유지 (자정 작용)
4. 토양의 유식과 산성화
1) 토양의 유실
- 토양이 휩쓸려 가는 현상
- 기상이변, 농작지 개간 및 산림벌채, 무분별한 개발 등으로 인해 지지하던 나무가 없어져 지표수의 흐름이 빨라져 발생
- 피해 대책 : 나무 심기, 계단식 논(다랑논), 사방댐
2) 토양의 산성화
- 산성비, 인공 질소 비료의 과다사용, 중금속을 포함한 황사에 의해 발생
- 피해 대책 : 화학비료 사용 줄이기, 여과장치 설치, 자동차 배기가스 배출 억제
3] 자원으로서의 대기와 물
1. 지구의 대기
① 산소와 이산화탄소를 제공하여 호흡과 광합성을 도우
② 외부로부터의 유해물질 유입 차단 (유해한 자외선, 우주선, 유성체, ...)
③ 온실효과를 통해 생명체가 살아가기 적절한 온도 유지
④ 대류운동을 일으켜 각종 기상현상을 통해 생명체가 살 수 있는 환경 제공
2. 지구의 물
1) 지구의 물
① 에너지공급 : 물질대사와 화학변화에 관여하여 에너지 생성
② 암석순환 : 강수현상을 통해 침식, 퇴적, 운반작용 등 암석의 순환에 기여
③ 에너지창고 : 비열이 크기 때문에 생명체가 살기 적합한 기후 형성
2) 수자원
- 수권의 물 중 자원으로 이용가능한 물
(1) 수자원의 종류
① 호수 : 강수로 내린 물이 지표에 모여 있는 것 (수자원으로 온전히 사용 가능)
② 하천 : 강수나 만년설, 빙하로부터 나오는 물 (수자원으로 온전히 사용 가능)
③ 지하수 : 강수가 지표에 스며들어 형성 (광물질이 많아 일부 제한적 사용)
④ 빙하 : 연평균 기온이 매우 낮아 물이 일 년 내내 언 상태의 물 (언 상태로 존재하여 제한적 사용, 사실상 사용하기 부적합)
(2) 수자원의 문제와 해결
- 하천수와 지하수가 풍부한 지역은 문화, 산업의 중심지로 성장
| [문제] ① 분포가 제한적 ② 급속한 경제 성장으로 물 수요 급증 ③ 지구온난화로 가뭄, 홍수 지역 발생 => 수요공급이 불균형 |
[해결] ① 수자원 확보 (저수지 및 해수의 담수화) ② 오염방지가 필요 (정화배출) |
(3) 우리나라 수자원
① 강수량 대부분이 여름철에 집중되는 문제가 있음
② 1인당 수자원 이용 가능량이 적음
③ 산지가 많고 경사가 급해 바다로 유출량이 많음
4] 자원으로서의 해양
1. 해양자원
1) 해양자원의 종류
(1) 세계 식량 자원의 보고
(2) 막대한 양의 해수 : 해수의 담수화로 식수난 해결 가능
(3) 해양 광물자원
- 염류 (해수에 녹아 있는 광물자원) : 소금, 마그네슘, 금, 은, 사금, ...
- 해저에 매장되어 있는 광물자원 : 니켈, 코발트, 철, 구리, 아연, 망가니즈(망간), 망간단괴 (망가니즈 + 니켈/코발트/...)
(4) 해양 에너지 자원
① 화석연료 : 석유, 천연가스, ...
② 중수소 : 핵융합 에너지 생성의 원료
③ 청정에너지
- 해양 열에너지 전환 : 심층과 표층의 수온차를 이용하여 증기를 발생시키고, 이 증기를 이용하여 터빈을 돌려 전기 생성
- 조력 및 조류에너지 : 밀물과 썰물을 이용하여 터빈을 돌려 전기 생성
- 파력에너지 : 파도의 힘을 이용하여 전기 생성
④ 가스하이드레이트 (메탄하이드레이트 = 물분자에 메탄이 갇혀서 고체화된 것)
- 메테인을 주성분으로 한 천연가스가 고체화 된 것으로 저온 고압의 심해환경에서 생성 (화산활동으로 생기지 않음)
2. 우리나라 해양 자원 및 개발
1) 우리나라 해양 자원
(1) 남해
- 연중 따뜻한 해류의 영량을 받아 수온이 약 10℃ 이상 유지
① 다양한 어종분포, 연중 어업 가능, 양식장 설치에 적합
(2) 황해(서해)
- 얕은 수심과 넓은 대륙붕, 갯벌
① 중국 및 우리나라로부터 하천 유입 : 하천을 통해 유용한 광물자원 유입
② 큰 조수간만의 차 : 조력발전 및 조류발전에 적합
(3) 동해
- 깊은 평균 수심
① 가스 하이드레이트와 해양 심층수가 존재
②한류와 난류가 만나는 조경수역 형성 : 영양염류와 플랑크톤이 많아 좋은 어장 형성
2) 해양자원 개발을 위한 우리나라의 노력
- 배타적 경제수역(EEZ) 확보 : 해양 자원에 다한 탐사, 개발, 보존, 관리의 권리를 의미
5] 미래의 친환경 에너지
1. 미래 친환경 에너지의 필요성
- 화석 연료 매장량의 환계와 화석연료 사용으로 인한 지구온난화 위험
- 재생가능하고 지구를 보존할 수 있는 에너지 자원 개발이 필요
2. 친환경 에너지의 종류
- 지구의 주 에너지원 : 태양에너지, 조력에너지, 지구내부에너지
1) 태양에너지
- 태양이 우주공간으로 방출하는 에너지 (340W/m²)
(1) 종류
① 태양열 발전 : 집열판으로 모은 태양열로 물을 끓인 후, 그 증기로 터빈을 돌려 전기 생산
② 태양광 발전 : 태양전지를 이용하여 태양빛을 직접 전기 에너지로 바꾸어 사용
(2) 장, 단점
- 장점 : 낮은 환경오염 유발, 위험성, 다양한 형태로 사용 가능
- 단점 : 시간과 계절에 따른 일조량 제약, 높은 발전 시설비
2) 풍력에너지
- 바람이 가지는 운동 에너지를 회전력으로 전환시켜 전기 에너지 생성
- 주로 바람이 강한 곳에 설치 (대관령, 제주, 새만금, ...)
(1) 장, 단점
- 장점 : 설비가 비교적 저렴, 높은 토지 효율성(산간, 오지 활용), 낮은 환경오염 유발 위험성
- 단점 : 일정하지 않은 발전량
3) 조력에너지 (서해가 적합)
- 태양, 달 등 천체의 인력에 의해 나타나는 밀물과 썰물(조수간만)의 흐름을 이용해 얻는 에너지
(1) 종류 및 장, 단점
① 조류 발전 : 조류가 빠른 곳에 터빈을 설치하여 전기 생산
- 장점 : 해안 지역 환경에 미치는 영향이 적음
- 단점 : 조류가 빠른 곳에만 설치 가능
② 조력 발전 : 바다를 제방으로 막아서 바닷물을 가두었다가 흘려보내면서 낙차를 이용해 터빈을 돌려 전기 생산
- 장점 : 조차가 큰 서해안에 적합
- 단점 : 제방으로 바닷물을 인위적으로 가두기 때문에 갯벌 파괴, 염분의 농도 변화, 먹이사슬의 변화 발생
4) 파력에너지
- 바다에 부표나 원통형 실린더를 띄어놓고, 여기에 발전기에 설치하면 파도에 의해 발전기가 돌아가며 전기 생산
(1) 장, 단점
- 장점 : 낮은 환경오염 유발 위험성
- 단점 : 파도세기에 따라 발전량 변동
5) 지열에너지 (지구 내부의 열 에너지)
- 지열을 이용한 온수, 난방 활용
- 지열로 물을 끓여 발생하는 증기로 터빈을 돌려 전기 생산
(1) 장, 단점
- 장점 : 기후조건에 영향을 받지 않음
- 단점 : 설치 가능 지역이 제한적