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인간의 첫 번째 에너지원은 자신의 근육말고는 불이었다. 즉, 자신의 주변세계에서 쉽게 찾아볼 수 있는 연료를 태우는 일이었다. 우리는 다른 에너지원―태양에너지,핵융합, 지구의 지열 등을 찾아나설 수 있다. 그러나 이러한 것들은 모두가 엄청난 고도의 기술적 구조를 요구한다. 연료를 태우는 일과 같은 단순한 형태의 에너지원에 대한 요구는 언제나 있게 마련이며, 따라서 오늘날의 과학자들은 보다 낫고 편리하며, 무엇보다도 고갈되지 않는 연료를 개발하고자 힘쓰고 있다.

거의 대부분의 연료는 탄소나 수소원자 또는 두 가지를 모두 가지고 있다. 탄소와 수소는 산소와 결합하여 빛과 열을 내는데, 이 세가지 형태의 원자는 우리 주변의 환경 속에서 아주 흔히 찾아 볼 수 있다.

인간이 사용한 첫 번째의 연료는 나무와, 그보다 적은 양이었지만 식물과 동물에서 추출한 유지와 기름이었다. 나무, 유지, 기름은 모두 탄소와 수소원자를 가지고 있으며 재생가능한 연료이다. 왜냐하면 생명체는 중식과 성장 그리고 산출을 통해서 보다 많은 나무, 유지 그리고 기름을 생산해 이미 타버린 것을 대체하기 때문이다.

그러나 반드시 그렇지만은 않았다. 인구가 증가하고 기술이 진보함에 따라 더욱 더 많은 연료가 필요했고, 전체적으로 보아 생산된 연료보다는 태워진(혹은 다른 목적으로 쓰인)것이 더 많았다. 삼림은 줄어들었다. 참으로 인류는 새로운 연료, 즉 주로 석탄, 석유, 천연가스가 사용하지 않았다면 연료의 필요성이 몇 배나 증가했던 산업혁명을 치루지 못했을 것이다. 석탄은 수억년전 자라났던 나무의 잔류물로 주로 탄소와 약간의 수소로 구성되어 있다. 석유와 가스는 수억년전 살았던 미생물들의 잔류물로서 탄소와 수소원자로 구성되어 있다.

우리는 현재 엄청난 양의 이들 '화석 연료'(고대 생물의 잔해이기때문에 이렇게 부른다)를 사용하고 있는데 그와 같은 종류의 새로운 물질들은 아주 적은 비율로 생산되고 있다. 사실상 우리는 현재의 자본으로 생계를 꾸려가는 셈이며 궁극적으로 석탄과 석유 그리고 가스의 보유량은 고갈될 것이다. 그렇다고 나무로 되돌아갈 수도 없다. 왜냐하면 현재의 소비율로 미뤄 날로 줄어들고 있는 삼림은 곧 황폐 될 것이기 때문이다.

게다가 우리가 사용하는 연료는 아직 풍부하게 존재하고 있다 해도 위험하다. 석탄과 석유는 소량의 질소와 유황원자를 포함하고있으며 이들이 탈 때에는 유독하며 신성을 띤 산화물이 생겨난다. 따라서 대기가 오염되고 호흡기 질환이 증가한다. 산성비가 내려서 삼림과 호수를 죽이는데 기여한다.

탄소원자조차도 위험하다. 왜냐하면 이것이 탈 때 이산화탄소가 나와 대기중의 이산화탄소함량이 매우 느리지만 증가하기 때문이다. 이 함량은 아직 극히 작다. 그러나 이산화탄소는 열을 효율적으로 보유하므로 대기중의 함량이 약간만 증가해도 지구의 기후를 대단히 악화시킬 수 있다. 과학자들이 대체에너지원을 찾고 있는 것은 바로 이러한 이유. 즉 지구의 연료는 양적으로 한정되어 있는 데다가 계속 존재한다 할지라도 유해하기 때문이다.

지금까지 나는 질소, 유황, 탄소가 연소될때 내재된 위험적인 요소에 대해서만 언급했는데, 그렇다면 수소는 어떨까? 수소는 다른 어떤 원소보다 쉽게 타고 파운드 당 에너지 산출량이 훨씬 많다. 더욱 특기할만한 사실은 수소는 타면서 해롭지 않은 물만을 생산한다는 것이다.

확실히, 수소는 너무나 쉽게 타서 폭발하는 성질이 있다. 개솔린과 천연가스도 마찬가지다. 우리는 이들 물질을 다루는데 있어서 조심만 하면 된다. 더욱 곤란한 점은 수소는 자연상태로 존재하지 않는다는 사실이다. 나무처럼 베어낼 수도 없고 석탄처럼 파내거나 석유와 같이 뽑아낼 수도 없다. 오직 수소원자를 지니고 있는 물질로 부터 화학적으로 생산해야만 한다.

예를 들어 석탄, 석유, 가스는 모두가 수소원자를 가지고 있으며 이들로부터 순수한 수소를 추출할 수 있다. 그러나 이렇게 하기 위해서는 약간의 에너지가 요구된다. 석유에서 수소를 얻으려면 다른 석유를 태워야 하며, 이런식으로는 시작한 것보다 적은 연료를 얻을 수 있을 뿐이다.

과학자들은 요즈음 에너지를 전혀 소모하지 않고 연료로부터 수소를 추출하는 방법을 찾고 있다. 에너지를 소모하지 않는 반응은 종종 축매를 필요로 하는데, 적절한 촉매를 찾아내는 것은 쉽지 않다. 게다가 연료가 다 소모되면 촉매를 사용하든 말든 수소를 추출할 수 있는 방법은 없다.

연료가 아니면서도 수소를 포함하고 있는 것이 과연 존재하는가? 그렇다. 물이있다. 물의 무게의 8분의 1은 수소이다. 유일한 어려움은 물에서 수소를 추출할때 에너지를 필요로 한다는 점이다. 식물은 햇빛을 에너지원으로 이용하는 광합성에 의해서 이러한 일을 한다. 과학자들은 광합성 작용을 연구실에서 일어나게 하는 방법을 열심히 찾고 있으며, 나아가 이것을 더 신속하고 효율적으로 수생하는 방법을 찾고있다. 그렇게 된다면 우리는 물을(햇빛을 가하여)수소로 바꿀 수 있으며, 수소를 태워서 다시 물을 얻을 수 있을 것이다. 이 연료는 결코 고갈되지 않을 것이다. 태양이 존재하는 한 영원히 지속될 것이다.

Humainty's frist source of energy boyond his own muscles was fire, the burning of fuel that could be easily located in the world about him. We may progress to other sources of energy ― solar, unclear fusion, Earth's internal heat ― but these will all require immense hightech structures. There will always remoin a demand for something simple,like the burning of fuel, and scientists are striving even today to find better, more convenient fuels, and, most important of all, fuels that will not be used up.

Almost all fuels contain carbon or hydrogen atoms or both. Carbon and hydrogen combine with oxygen to produce light and heat, and all three types of atom are very common in the environment.

The first fuels used by human beings were wood and, to a much lesser degree, fats and oils from plants animals. Wood, fats and oils, which all contain carbon and hydrogen atoms, are renewable fuels, because living things multiply and grow and produce more wood, fats and oils to replace what was burned. But not quite. As human numbers grew, and human technology advanced,more and more fuel was needed and, on the whole, more fuel was burned (and used for other purposs) than was produced. The forests shrank. Indeed, humanity could not have experienced the Industrial Revolution, during which the need for fuel was multiplied many times, had new fuels not come into use ― chirfly coal, oil and natural gas. Coal is the residue of wood that was produced hundreds of millions of years ago and consists chirfly of carbon with some hydrogen. Oil and gas are the residue of microscopic creatures that lived hundreds of millions of years ago and consist of carbon and hydrogen atoms. We are now using enormous quantities of these "fossi fuels"(socalled because they are the remnants of ancient life)and new material of the sort is being produced at only a tiny rate. In effect, we are living on our capital, and eventually our reserves of coal, oil and gas will be spent. Nor can we then return to wood, for at our present rate of use the forests will quickly be wiped out.

In addition, the fuels we use are dangerous, even while plenty still exists. Both coal and oil contain minor quantities of nitrogen and sulfur atoms, which when they are burned produce oxides that are poisonous and acicic. The atmosphere is polluted, and respiratory diseases increase. Acid rain is produced, which helps kill forests and lakes.

Even the carbon atoms are dangerous, for they produce carbon dioxide when they are burned, so that our atmosphere is very slowly increasing its carbon dioxide content. That content is still very small, but carbon dioxide is an efficient retainer of heat, and even a small increase in atmospheric content may change the Earth's climate very much for the worse.

It is for this reason ― that the fuels of the Earth are limited in amount, and are dangerous even while they last ― that scientists are looking for alternative sources of energy.

But while I have mentiond the dangers inherent in burning nitrogen, sulfur and carbon, what about hydrogen? Hydrogen burns more easily than any of these other elements, and produces considerably more energy per pound when burned than the others. What's more, hydrogen, on being burned, produces only water, which is harmless.

To be sure, hydrogen burns so easily as to have tendency to explode ― but so do gasoline and natural gas. We just have to be careful in the way we handle them. Worse yet, hydrogen does not occur as such in nature. It can't just be chopped down, as wood can, or dug for like coal, or drilled for like oil. It must be produced chemically from substamces that contain hydrogen atoms.

For instance, coal, oil and gas all contain hydrogen atoms and you can obtain pure hydrogen from them. But it takes some energy to do this. You have to burn some oil to get hydrogen out of other oil and, in this way, you end up with less fuel than you started with.

Scientists are looking for ways to produce hydrogen from fuels without using energy. Such nonenergyconsuming reactions usually require catalysts, and finding the right catalyst isn't easy. Besides, when all the fuels are gone, then, catalysts or not, there will be no way of obtaining hydrogen.

Is there anything that contains hydrogen that is not a fuel? Yes ― there is water, the weight of which is one-eighth hydrogen. The only troble is that ripping the hydrogen out of water takes energy. Plants do it by means of photosynthesis, which makes use of sunlight as a source of energy. Scientists are searching avidly for some way of doing the work of photosynthesis in the laboratory, and doing it even faster and better. We could then turn water (puls sunlight) into hydrogen, burn the hydrogen and get water again. The fuel would never be used up; it would last as long as the sun does.