전통에너지? 비전통에너지?

(1)

융합인재교육(STEAM) 프로그램

전통에너지?

비전통에너지?

고등학교

학생용

(2)

학생용

(3)

활동내용 요약 ……… 3 자기평가 및 상호평가지 ……… 4 1차시: 비전통가스가 뭐지? ……… 6 2차시: 독도에 30년간 사용할 가스가 매장되어 있다면 ……… 10 3-5차시: ‘가스하이드레이트’ 우리가 채취해 보자 ……… 16 6차시: 셰일가스에 대해 알아보아요 ……… 20 7차시: 셰일가스 채취 기술에는 어떤 것들이 있을까요? ……… 24

8-10차시: 대체제를 이용하여 셰일가스 모형을

제작하고 실험해 보아요 ……… 28

<출 처>

전통가스? 비전통가스?

주제명

(5)

4 자기평가 및 상호평가지

주제명

학년 반 번 이름:

1. 실험의 주제는?

2. 실험을 통해 얻고자 하는 것은 무엇입니까?

3. 완성된 실험 모형을 간단하게 그리세요.

4. 완성된 작품을 보고 스스로 평가해봅시다.

5. 모형 제작과정에서 내가 잘한 점은 무엇이라고 생각합니까?

자기 평가 내용 평가 내용

3 2 1

전통 가스와 비전통 가스의 차이점에 대해 바르게 이해하였는가?

가스 하이드레이트 가스 채취 모형 설계를 창의적이며 정확하게 하였는가?

셰일가스 채취 모형 설계를 창의적이며 정확하게 하였는가?

비전통 가스 채취 모형 설계에 대한 제작 과정을 친구들에게 설명할 수 있는가?

전통가스? 비전통가스?

주제명

(6)

5

6. 모형제작 후 느낀 점이나 알게 된 점은 무엇입니까?

7. 도와준 친구가 있다면 누구?

도와준 내용은?

8. 모둠 친구들과 모형을 제작하며 느낀 점에 대해 평가해봅시다.

이 름 평가 내용 세부 점수 총점 이유(구체적으로)

노력 3 2 1

협동 3 2 1

노력 3 2 1

협동 3 2 1

노력 3 2 1

협동 3 2 1

노력 3 2 1

협동 3 2 1

에너지 _ 중등

(7)

비전통 가스가 뭐지?

차시 1

(8)

비전통 가스가 뭐지?

전통가스? 비전통가스?

융합인재교육 STEAM 프로그램

(9)

8 차시별 교수

학습과정 비전통 가스 뭐지?

학습주제 차시별 교수

9 학습과정

학생용 자료

^{대 상} ^{고 1-3} ^차시 ¹

1. 비전통 가스란 무엇인지 전통 가스와 비교하며 적어보세요.

전통 가스란?

전통 유전(가스전)인 트랩구조를 갖춘 저류암층에 함유된 천연가스

- 특징 : 유기물이 오랜 퇴적기간을 거치며 1~2차로 지층 사이를 이동하여 한 곳에 집적되어 있음 - 종류 : 천연가스(LNG)

- 시추방법 : 한 곳에 모인 가스를 수직 시추를 통해 뽑아 올리는 형태

2. 비전통 가스의 종류와 의미에 대해 써봅시다.

3. 왜 비전통 가스를 개발해 사용해야 할까요? 생각을 자유롭게 적어보 세요.

종 류 의 미

1)

2)

3)

4)

(10)

9 1차시

Memo

(11)

독도에 30년간 사용할

가스가 매장되어 있다고?

차시 2

(12)

독도에 30년간 사용할

가스가 매장되어 있다고?

전통가스? 비전통가스?

융합인재교육 STEAM 프로그램

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12 차시별 교수 학습과정

600조원 ‘불타는 얼음’ 대리전?…한・일 독도를 잡아라 [2012-08-21 아주경제]

“600조원 규모의 ‘불타는 얼음’ 가스 하이드레이트를 잡아라.”

최근 한·일 양국간 독도 영유권 분쟁이 첨예하게 고조되 고 있는 가운데 인근 심해에서 개발 경쟁을 벌이고 있는 ‘가 스 하이드레이트’가 덩달아 주목을 받고 있다.

이른바 ‘불타는 얼음’으로 불리는 가스 하이드레이트는 천 연가스가 저온·고압 상태에서 물과 결합해 만들어진 것으 로 석유와 액화천연가스(LNG)를 대체할 미래 에너지원으 로 부상하고 있다.

21일 업계에 따르면 한국지질자원연구원, 한국석유공사, 한국가스공사 등이 공동으로 구성한 ‘가스 하이드레이트 개

발사업단’은 오는 2015년에 상업생산에 들어간다는 목표로 시추작업에 박차를 가하고 있다.

개발사업단은 앞서 2014년 동해 울릉분지 주변에서 가스 하이드레이트 시험생산을 완료한다는 방침 이다.

최근 포스텍 연구팀에 의해 상용화를 앞당길 수 있는 핵심 기술이 개발되면서 측정 속도도 이전보다 30배나 빨라졌다.

가스 하이드레이트는 전 세계에 걸쳐 매장량이 10조t에 달하는 것으로 추정된다. 특히 러시아·알래 스카를 비롯해 세계 여러 곳에 대량 매장돼 있어 업계는 가스 하이드레이트를 앞으로 1000년간 사용 할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

또 우리나라 동해 대륙붕 가운데 울릉분지 주변에만 약 8억t이 매장돼 있는 것으로 알려졌다. 이는 지난해 국내 연간 LNG 소비량 3400만t을 기준(t당 도입가 670달러)으로 환산할 때 우리나라가 약 24년간 사용할 수 있는 양이다. 금액으로도 601조4000억원의 엄청난 규모다.

우리나라의 경우 지난 2007년 울릉도 남쪽 100㎞ 지점에서 세계에서 다섯 번째로 자연상태의 가스 하이드레이트를 채취하는 데 성공했다.

공교롭게도 가스 하이드레이트 개발은 일본이 가장 앞서 있는 것으로 평가된다. 일본은 난카이 해역 에서 시험생산을 끝내고 2018년부터 상업생산에 들어갈 예정이다.

때문에 일본이 독도 영유권에 집착하는 것이 가스 하이드레이트 때문이라는 주장도 제기되고 있다.

독도 인근 해역에 막대한 가스 하이드레이트가 매장돼 있을 것으로 예상되기 때문이다.

그러나 독도 인근 해역은 지난 1999년 체결한 ‘신한일어업협정’에 따라 한국과 일본이 가스 하이드레 이트 관련 탐사조차 하지 못하고 있다.

만약 일본이 독도에 대한 영유권을 확보하게 된다면 독도 인근에서 독자적으로 가스 하이드레이트를 탐사하고 개발하는 것이 가능해진다. ‘꿩먹고 알먹는’ 초대형 이권을 앉아서 거머쥐는 셈이다.

독도에 30년간 사용할 가스가 매장되어 있다고?

학습주제 차시별 교수

9 학습과정

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13 2차시

日, 독도 야욕 진짜이유 “150조 ‘이것’때문”

울릉도・독도 인근 ‘차세대 에너지’ 가스하이드레이트 매장..개발권 분쟁 다시주목

독도 영유권을 둘러싼 한국과 일본의 갈등이 날로 심화되는 가운데 독도 인근 에 묻혀있는 천문학적인 가치의 에너지 자원 ‘가스 하이드레이트’가 새삼 주목된 다. ‘불타는 얼음’으로 불리는 가스 하이드레이트는 고압에서 물과 결합해 얼음 형 태로 뭉쳐진 메탄가스 덩어리로, 액화천연가스(LNG)를 대체할 수 있는 에너지 원이다.

20일 관련업계에 따르면 한국지질자원연구원, 한국석유공사, 한국가스공사 등 이 공동으로 구성한 ‘가스 하이드레이트 개발사업단’은 오는 2014년 동해 울릉분 지 주변에서 가스 하이드레이트 시험생산에 돌입하는 방안을 추진 중이다. 개발 사업단 관계자는 “가스 하이드레이트 시추 과정에서 메탄 가스가 유출되지 않도 록 하는 기술 등을 개발 중”이라며 “2014년까지는 기술 개발을 완료해 시험생산 이 가능할 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

가스 하이드레이트는 전세계에 걸쳐 약 10조톤에 달하는 양이 묻여있는 것으로 알려졌다. 한국지질자원연구원 등의 연구에 따르면 우리나라 동해 대륙붕 가운데 울릉분지 주변에만 약 8억톤이 매장돼 있는 것으로 추정된다.

국내 연간 LNG 사용량 2700만톤을 기준으로 환산할 때 우리나라가 약 30년 간 사용할 수 있는 양이다. 금액으 로 따지면 약 150조원 어치에 달한다.

그러나 심해에서 메탄가스 유출없이 채취해야 한다는 점 등에서 현재 기술 수준에는 개발에 어려움이 크다. 우 리나라의 경우 지난 2007년에야 울릉도 남쪽 100km 지점에서 세계에서 다섯번째로 자연상태의 가스 하이드레이 트를 채취하는데 성공했다. 현재 전세계에서 가스 하이드레이트 개발 분야에서 가장 앞서있는 나라가 일본이다. 세 계 최대 LNG 수입국인 일본은 가스 하이드레이트를 LNG를 대체할 차세대 에너지원으로 보고 관련 기술 개발 에 집중해왔다. 이미 일본은 지난 2009년 정부 산하 종합해양정책본부를 통해 10년 내 가스 하이드레이트를 상업 생산한다는 내용을 담은 ‘해양에너지 및 광물자원 개발계획’을 확정하고 이 분야에 대규모 예산을 배정해왔다. 일 본은 빠르면 올해 중 난카이 해역에서 가스 하이드레이트를 시험생산하고 2018년부터 상업생산에 들어갈 계획이 다. 그러나 울릉분지 주변에 있다는 점에서 막대한 가스 하이드레이트가 매장돼 있을 것으로 추정되는 독도 인근 해역은 아직 한국과 일본 가운데 누구도 가스 하이드레이트 관련 탐사조차 하지 못했다.

지난 1999년 김대중 정부 당시 체결한 ‘신한일어업협정’에 따라 독도가 ‘중간 수역’으로 묶여 한국과 일본이 공동 관리하고 있기 때문이다. 이 때문에 순수 학술 목적이 아닌 경우에는 누구도 양국 합의가 없이는 탐사 행위를 할 수 없다. 만약 일본이 독도에 대한 영유권을 확보하게 된다면 독도 인근에서 독자적으로 가스 하이드레이트를 탐사 하고 개발하는 것이 가능해진다. 개발사업단 관계자는 “울릉분지 탐사 과정에서 어쩌다 독도 쪽으로 조금만 넘어 가도 곧장 일본 측 함정이 나타나 ‘순수 학술 목적’이냐고 묻는다”며 “지금은 한일 양국 모두 서로 탐사를 허락하지 않아 누구도 독도 주변에서 탐사를 할 수 없는 상황”이라고 말했다.

(15)

14 차시별 교수

학습과정 독도에 30년간 사용할 가스가 매장되어 있다고?

학습주제 차시별 교수

9 학습과정

1. 관련기사를 읽고 느낀점을 적어보자.

2. 가스 하이드레이트의 채취법에 대해 간단히 그려보자.

감압법 열처리법 억제제 주입법

저류층의 압력을 인위적으로 낮추어

해리 유도 열수 또는 증기 주입을 통한 해리 유도 메탄올, 글리콜 등 화학적 첨가제 주입, 해리 유도

학생용 자료

^{대 상} ^고1-3 ^차시 ²

고등학교 학년 반 번 이름 :

3. ‘나라면 이런 방법으로 채취하겠다’. 가스하이드레이트의 다양한 개발방법에 대해 탐구해보자.

(16)

15 2차시

Memo

(17)

‘가스하이드레이트’

우리가 채취해보자

3-5 ^차시

(18)

‘가스하이드레이트’

우리가 채취해보자

전통가스? 비전통가스?

융합인재교육 STEAM 프로그램

(19)

18 차시별 교수

학습과정 ‘가스하이드레이트’ 우리가 채취해보자

학습주제 차시별 교수

9 학습과정

학생용 자료

^{대 상} ^고1-3 ^차시 ^3~5

고등학교 학년 반 번 이름 :

1. 대체제인 드라이아이스의 특성에 대해 알아보아요.

1-1. 지퍼백에 드라이아이스를 넣고 지퍼를 잠갔을 때 어떤 반응이 일어났나요?

1-2. 지퍼백에 드라이아이스를 넣고 조건을 달리 하였을 때 가장 많은 이산화탄소 기체가 발생한 반응 은 어느것인가요?

① 자체해리 ② 담수와 반응 ③ 염수와 반응

2. 가스하이드레이트와 비슷한 환경의 실험 재료를 갖고 가스 포집 모형을 설계해봅시다.

채취모형 제작도구 : 밀폐용기, 밸브, 주사기, 호스, 비누곽, 포집비닐, 드라이아이스

실험조건 1. 일정시간 주입 2. 일정량의 물 주입

3. 가급적 많은 양의 가스가 해리될 수 있도록 설계 4. 세부조건

1) 냉염수 2) 냉담수 3) 온염수 4) 온담수

(20)

19 3-5차시

3. 설계를 바탕으로 가스 포집 모형 제작 후 조건에 따른 실험을 수행해 보아요..

실험조건

#1. 냉염수 #2. 냉담수

#3. 온염수 #4. 온담수

4-1. 실험 결과에 따른 가스 포집량을 그래프로 나타내봅시다.

4-2. 실험 후 느낀 점과 보다 효과적인 가스 포집 방법을 적어봅시다.

#1. 실험 후 느낀 점

#2. 보다 효과적인 가스 포집 방법

(21)

셰일가스에 대해 알아보아요

차시 6

(22)

셰일가스에 대해 알아보아요

전통가스? 비전통가스?

융합인재교육 STEAM 프로그램

(23)

22 차시별 교수

학습과정 셰일가스에 대해 알아보아요

학습주제 차시별 교수

9 학습과정

학생용 자료

^{대 상} ^고1-3 ^차시 ⁶

고등학교 학년 반 번 이름 :

1. 셰일가스 개발이 왜 필요할까요? 그 이유를 적어보세요.

2. 셰일가스에 대한 사회적 이슈에 대해 생각해보아요.

셰일가스에 대한 영상을 보고 이슈별 느낀점을 적어보세요.

•환경보호 :

•경제적가치 :

(24)

23 6차시

Memo

(25)

셰일가스 채취 기술에는 어떤 것들이 있을가요?

차시 7

(26)

셰일가스 채취 기술에는 어떤 것들이 있을가요?

전통가스? 비전통가스?

융합인재교육 STEAM 프로그램

(27)

26 차시별 교수

학습과정 셰일가스 채취 기술에는 어떤 것들이 있을까요?

학습주제 차시별 교수

9 학습과정

학생용 자료

^{대 상} ^고1-3 ^차시 ⁷

고등학교 학년 반 번 이름 :

1. 셰일가스 채취 기술에 대해 비교 분석해 보아요.

1-1. 과거 사용되었던 기술의 문제점

▶

1-2. 현재 사용되고 있는 기술의 장점

▶

2. 대체제를 이용하여 셰일가스 채취와 비슷한 환경을 만들어볼까요?

2-1. 반응을 통해 가스를 만들어 낼 수 있는 대체제는 어떤것들이 있을까요?

▶

2-2. 지층구조를 대체할 수 있는 것에는 어떤 것들이 있을까요?

▶

수직시추기술<과거> 수평정시추기술<현재>

vs

(28)

27 7차시

3. 실험에 이용되는 대체제의 특성을 알아봅시다.

3-1. 지층에 쓰이는 대체제의 특성은?

3-2. 셰일가스층에 쓰이는 대체제의 특성은?

3-3. 셰일가스층에 쓰이는 대체제를 반응시켜 보고 결과를 정리해봅시다.

4. 주어진 환경내에서 보다 많은 가스를 포집할 수 있는 방법을 고민해봅시다.

(29)

대체제를 이용하여 셰일가스모형을

제작하고 실험해보아요

8-10 ^차시

(30)

대체제를 이용하여 셰일가스모형을

제작하고 실험해보아요

전통가스? 비전통가스?

융합인재교육 STEAM 프로그램

(31)

30 차시별 교수

학습과정 셰일가스모형을 제작하고 실험해보아요

학습주제 차시별 교수

9 학습과정

학생용 자료

^{대 상} ^고1-3 ^차시 ^8~10

고등학교 학년 반 번 이름 :

1. 실험을 위한 기본 셋팅

2. 최고의 상태로 가스를 채취할 수 있는 모형을 설계해봅시다.

2-1. 시추관을 적게 뚫어 많은 가스를 포집할 수 있는 방법에는 어떤 방법이 있을까요?

▶

2-2. 어떻게 주입해야 많은 가스를 포집할 수 있을까요?

▶

31

(32)

31 8-10차시

3. 실제 모형을 설계해봅시다.

<모형 스케치>

<세부 설명>

31

(33)

32 차시별 교수 학습과정

4. 실험 결과를 정리해봅시다.

1) 발생된 가스의 포집량

2) 시추관의 갯수

3) 소요비용= 1) / 2)

4) 실험 결과에 대한 장 단점

장점 단점

5) 실험 후 느낀점

셰일가스모형을 제작하고 실험해보아요

학습주제 차시별 교수

9 학습과정

(34)

33 8-10차시

Memo

(35)

34 차시별 교수

학습과정 셰일가스모형을 제작하고 실험해보아요

학습주제 차시별 교수

9 학습과정

Memo

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사진 및 동영상 출처 1. 전통가스, 비전통가스 사진

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=kimglobal&logNo=10141638790 2. 호모 오일리쿠스

KBS 한국방송대상 수상작 3. 21세기 골드러쉬, 셰일가스 KBS 스페셜

4. 가스하이드레이트 소개 뉴스 youtube.com, KTV youtube.com, 한국경제 5. 가스하이드레이트 사진

http://www.dokdocenter.org/dokdo_news/print_paper.cgi?action=print_paper&number=7783

&title=%C7%C1%B8%B0%C6%AE 6. 셰일가스 사진

http://www.korea.kr/policy/economyView.do?newsId=148739551 7. 미국 바넷 셰일지구의 가스정 숫자

http://blog.daum.net/ssa2010/87 8. 국제 유가의 추이

datastream, 동양종합금융증권 리서치센터 9. 신문기사

http://eng.ajunews.com/view.jsp?newsId=20120821000396 10. 신문기사

http://mt.co.kr/new/view.html?no=2012082013224793560

출 처

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함께하신 분들

<연구진>

수탁기관 : 제주대학교

연구책임자 : 교수 박남제 (제주대학교) 참여연구원

교수 김희필 (제주대학교) 교수 신애경 (제주대학교) 교수 류현종 (제주대학교) 교수 임성만 (한국교원대학교)

교사 김장환 (대기고등학교) 교사 이광재 (동두천외국어고등학교) 교사 김진우 (경희중학교)

교사 이정훈 (서울대학교사범대학부설중학교) 교사 조용 (구룡중학교)

교사 강은경 (제주중앙초등학교) 교사 김은영 (중문초등학교) 교사 김이립 (제주남초등학교) 교사 문미희 (신광초등학교) 교사 전진수 (화북초등학교) 교사 정현경 (동진초등학교) 교사 정다움 (구암초등학교) 교사 좌상민 (아라초등학교)

연구원 강태경 (제주대학교 STS연구센터) 연구원 고영해 (제주대학교 교육대학) 연구원 고경리 (제주대학교 교육대학) 연구원 김경환 (제주대학교 STS연구센터) 연구원 김규정 (제주대학교 교육대학) 연구원 안재호 (제주대학교 교육대학) 연구원 함현아 (제주대학교 교육대학)

이 교재는 2012학년도 과학기술진흥기금 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물입니다.

The work was supported by Korea Foundation for the Advancement of Science and Crestivity(KOFAC) grant funded by the Korea governmont(MEST).

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