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개요
질량관성모멘트 \( J_{G} = \int_{r}^{R} r^{2} dm \)
\( dm = \rho dV = \rho \cdot 2 \pi r \times t \times dr \)
\( J_{G} = \rho \pi t \int_{0}^{R} r^{3} dr \)
\( = \frac{mR^{2}}{2} \)
구의 \( I_{P} = \frac{2}{5} mR^{2} \)
질량관성모멘트 = 질량 x 회전반경
5. 에너지 보존과 지속 가능한 발전
에너지 보존과 지속 가능한 발전은 현대 사회에서 중요한 관심사입니다. 에너지의 효율적 사용과 재생 가능 에너지 소스의 개발은 환경 보호, 경제 성장, 그리고 사회적 복지를 위해 필수적입니다.
5.1) 에너지 효율성 증대의 중요성
- 에너지 효율성을 증대시키는 것은 에너지 사용을 최적화하고, 에너지 소비를 줄이며, 온실 가스 배출을 감소시키는 효과적인 방법입니다.
5.2) 재생 가능 에너지의 역할
- 태양광, 풍력, 수력, 지열 등의 재생 가능 에너지 소스는 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고, 지속 가능한 에너지 공급원을 제공합니다.
5.3) 지속 가능한 에너지 시스템 설계 원칙
- 지속 가능한 에너지 시스템은 에너지 효율성, 재생 가능 에너지 사용의 최대화, 환경 영향의 최소화를 기반으로 합니다.
예제 문제 및 풀이
예제 1: 태양광 패널의 에너지 출력 계산
문제: 면적이 20m²이고 효율이 15%인 태양광 패널이 있습니다. 일사량이 1000W/m²일 때, 이 패널에서 생성할 수 있는 전력량은 얼마인가?
풀이:
태양광 패널의 총 입력 에너지는 면적과 일사량의 곱입니다:
\( E_{\text{input}} = 1000W/m² \times 20m² = 20000W \)
패널의 효율을 고려한 출력 에너지:
\( E_{\text{output}} = E_{\text{input}} \times \text{Efficiency} = 20000W \times 0.15 = 3000W \)
따라서, 패널은 3000W의 전력을 생성할 수 있습니다.
예제 2: 에너지 효율 개선을 통한 절약 효과
문제: 연간 5000kWh의 전력을 소비하는 가정에서 에너지 효율이 20% 개선될 경우, 연간 절약되는 에너지와 이산화탄소 절감량(전력 생산 당 0.5kg CO₂/kWh 가정)을 계산하세요.
풀이:
에너지 효율 개선 후의 연간 소비 전력:
\( E_{\text{after}} = E_{\text{before}} \times (1 – 0.20) = 5000kWh \times 0.80 = 4000kWh \)
절약된 에너지:
\( E_{\text{saved}} = E_{\text{before}} – E_{\text{after}} = 5000kWh – 4000kWh = 1000kWh \)
절감된 이산화탄소:
\( CO2_{saved} = E_{saved} \times 0.5kg CO2/kWh = 1000 kWh \times 0.5kg CO2/kwh = 500kg CO2 \)
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