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밤에도 태양열로 전기 만든다?…태양열 발전소 진화 놀랍다?

24시간 태양에너지 이용한 발전 본격 가동 눈길

밤에는 태양광발전소 가동할 수 없는 한계 극복

기술과 아이디어의 진화가 새로운 세계 열어




"지구 온난화를 막고 화석연료 고갈에 대비하려면…"
"신재생 에너지가 대안인데…"
"무한한 태양에너지를 활용할 수 있다면…"
"태양에너지는 밤엔 취약해서…"

최근 지구온난화 문제와 자원무기화로 인해 신재생에너지가 대안으로 부상하고 있습니다. 그 중에서도 태양에너지는 무한정 에너지를 얻을 수 있다는 점에서 인류의 에너지난을 해결할 수 있는 유력한 대안으로 떠오르고 있습니다. 하지만, 태양에너지의 단점은 낮에만 활용할 수 있다는 점입니다.

과연, 낮에만 활용 가능할까요. 태양에너지의 색다른 연구는 인류의 미래와 직결된다는 점에서 관심을 끌고 있습니다. 태양에너지에 관해서 살펴봤습니다.

 

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☞ 태양열 발전기 밤엔 돌릴 수 없을까?
'해가 져도 태양열 발전기는 돌아간다'.

인류에게 에너지는 문명의 발달과 더불어 절대적으로 필요한 존재가 되고 있습니다. 그 에너지를 화석연료에서 얻게 됨으로써 문명은 비약적으로 발달했지만 그 부작용으로 인한 환경오염으로 몸살을 앓고 있습니다. 또한 화석연료의 고갈이 새로운 과제로 부상하고 있습니다.

화석연료 고갈의 대안으로 떠오르고 있는 신재생에너지는 아직도 해결해야할 과제가 많아 생각보다 진척이 느립니다. 신재생 에너지 가운데 가장 많이 보급되고 효율 향상을 위한 연구도 활발한 것이 태양 에너지를 이용한 발전입니다. 하지만 태양 에너지는 해가 있는 동안만 이용할 수 있다는 근본적인 한계를 안고 있습니다.

☞ 24시간 태양에너지 이용한 발전 본격 가동?
인류 기술의 발전은 이러한 제약을 극복하기에 이르렀습니다. 태양에너지를 24시간 이용할 수 있는 기술이 개발돼 관심을 끌고 있습니다. 바로 용융염을 이용한 기술로 하루 24시간 내내 전기를 생산할 수 있는 태양열 발전소가 세계 최초로 가동에 들어갔습니다.

☞ 24시간 태양에너지 발전 어떻게?
스페인 남부의 알메이라에서 지난해말 가동에 들어간 제마솔라(Gemasolar) 발전소는 용융염 혼합물을 이용해 열 교환기로 열을 전달해 발전하는 세계 최초의 시스템입니다.

이 시스템의 원리는 어떻게 보면 간단해 보입니다. 지상에 넓게 설치한 반사장치는 낮 동안 태양열을 용융염 저장장치가 있는 발전소 중앙의 타워의 수신기로 집중하게 됩니다. 낮에 이뤄지는 태양열 발전과는 별개로 밤이 되면 낮동안 용융염 저장장치에 모인 열을 이용해 전기를 생산하는 방식입니다.

지상의 일광반사장치 2650개의 초점은 130m 높이의 타워 지붕에 설치한 수신기에 맞춰집니다. 수신기에서 발생하는 높은 열을 전달하는 매개체가 용융염(나트륨과 질산칼륨 혼합물)입니다.





☞ 오일 대신 용융염으로 열 저장?
태양열 발전 타워의 태양열 집광장치로 얻을 수 있는 온도는 50도에서 수백 도에 이릅니다. 기존의 집광형 태양열 발전 시스템은 타워의 수신기에 400도 안팎의 고온을 견디고 열을 흡수할 수 있는 유체로 오일을 이용했습니다. 수신기를 통과한 물은 오일에 흡수된 열에 의해 가열돼 증기가 되고 이를 이용해 전기를 생산하게 됩니다. 하지만 이때 수신기를 통해 직접 증기를 생산하므로 수집한 열을 저장할 수 없고 따라서 해가 지면 전기를 생산할 수 없었습니다.

제마솔라의 태양발전은 오일 대신 용융염을 사용해 이 같은 문제를 해결했습니다. 뜨거워진 용융염은 액화된 상태로 열을 필요로 할 때까지 저장할 수 있어 해가 진 뒤에도 15시간 동안 고압 증기를 만들어 전기를 생산할 수 있습니다. 사용후 냉각된 염은 낮에 태양에 의해 다시 가열됩니다.

☞ 더 높은 온도에서 가동해 효율 향상
제마솔라 발전소는 비슷한 형태의 집광형 태양 에너지 시스템보다도 더 높은 효율을 보여줍니다. 기존 집광형 태양열 발전장치는 거대한 위성안테나와 같은 모양의 집광장치가 태양 에너지를 포획해 대량의 열에너지를 생산합니다.

하지만 제마솔라 발전소는 일반적인 집광형 태양열 발전소보다 높은 500도 이상의 운영온도에 도달합니다. 이 같은 온도는 기존의 오일을 이용한 집광형 태양열 발전장치보다 훨씬 높은 온도입니다. 온도가 높을수록 열에너지는 더 효율적으로 전기로 전환될 수 있습니다.

☞ 여름철 가동시간 늘려 전력 수요 대비?
제마솔라 발전소는 19.9㎿ 규모로 하루 최대 350메가와트(㎿)의 전력을 생산할 수 있다고 합니다. 이는 매년 최대생산능력으로 6450시간 동안 발전소를 가동해 11만㎿h 이상을 생산할 것으로 예상됩니다. 특히 태양광의 수준이 최적에 달하는 여름에는 수신기의 운영온도를 높이고 가동시간도 늘려 효율을 최대로 높일 수 있습니다. 이를 통해 냉방에 필요한 전력 수요가 늘어나는 시기에 더 많은 전력을 공급할 수 있다고 합니다.

☞ 기술의 진화 인류의 과제 풀어주나?
최근의 연구결과는 인류의 해묵은 과제인 에너지난을 조금씩 풀어주고 있습니다. 하지만, 아직은 갈길이 멉니다. 왜냐하면 경제성이라는 암초와 돈문제가 걸림돌입니다.

신재생에너지가 자원고갈시대 이후의 대안은 맞지만 경제성아니 효율면에서 화석연료만큼 충분하지 못합니다. 또한 이들 기술의 진화를 위해서는 막대한 연구비가 해결돼야 합니다.

경제성과 돈문제가 걸림돌이기는 하지만 인류의 해묵은 과제인 대체에너지는 오늘도 조금씩 진화에 진화를 거듭하고 있습니다. 조만간 이런 단점들을 극복하고 오랜 인류의 숙제를 풀어주리라 믿습니다.

 

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22일 자동차가 사라진다고?…22일 도로에 무슨 일이?

1997년 프랑스서 '세계 차 없는 날' 공식 시작

세계 차없는 날 소음 대기오염 하루라도 줄여보자




"22일은 자동차가 없는 날입니다"
"무슨 말이예요"
"이날만큼은 차를 갖고 출근할 생각을 하지 맙시다"

22일은 '차가 없는 날'이라고 합니다. 무슨 뜻일까요. 22일은 '세계 차 없는 날' 행사가 열립니다. 이날 만큼은 전세계 주요 도시들이 하루쯤 차없이 지내면서 자동차가 가져다준 편리함 이면에 숨겨진 병폐를 생각하는 날입니다. 이 행사가 취지를 살리려면 국민들의 적극적인 참여가 필수적입니다. 국민들의 참여가 부진하다면 일부 지자체만의 행사로 전락할 우려도 있습니다. 

그렇다면 '세계 차 없는 날'은 언제 시작되었으며 뭐하는 행사일까요. 왜 세계 차 없는 날 행사에 적극 참여해야 할까요. '세계 차 없는 날' 행사에 관해 살펴봤습니다. 


☞ 세계 차 없는 날은?
일년 중 단 하루만이라도 자가용을 타지 말자는 상징적인 캠페인입니다. 이날은 대중교통, 긴급차량, 생계형 차량을 제외한 자가용 운전자들이 자발적으로 자가용 운행을 자제하는 날입니다.

☞ 세계 차 없는 날 행사 왜?
오늘날 대기오염의 가장 큰 주범은 뭐니뭐니해도 자가용을 비롯한 차량입니다. 수 많은 차들이 내뿜는 매연과 공해물질은 푸른별 지구를 나날이 오염시키고 있습니다.

따라서 일년에 하루만이라도 자가용 이용을 줄임으로써 대기오염, 소음, 교통체증을 줄이고 보행자의 만족도를 높이는 효과를 거두자는 취지입니다. 자동차가 유발하는 대기오염을 줄여 청정도시(Car-Free City)를 구현하는 것이 최종 목표입니다.






☞ 세계 차 없는 날 역사는?
1973~1974년 있었던 제1차  석유파동으로 인해 승용차에 대해 다시금 생각하게 되었습니다. 특히, 도시에서 승용차가 평소보다 적게 통행한다면 어떻게 될 것인지를 사람들은 생각하게 되었고 이것이 이 행사를 태동시킨 동기가 된 셈입니다. 이러한 생각은 1994년 에릭 브리턴에 의해 국제 도시 접근성 협회 회의에서 제기되었습니다.

그 후 최초의 승용차 없는 날이 레이캬비크(아이슬란드), 바스(영국), 라 로셸(프랑스)에서 조직되었으며, 승용차 없는 날을 범세계적으로 후원하기 위해 비공식적인 세계 승용차 없는 날 협의회가 1995년에 조직되었습니다.

공식적인 '차없는 날'  캠페인은 1997년 프랑스 서부 항구도시인 라로쉐에서 처음으로 시작되어, 1998년 프랑스 전역으로 확대되었습니다. 1998년 프랑스의 행사는 최초의 국가적 프로그램으로 '‘도시에서는 내 차를 타지 않기!(In town, without my car!)’란 이름으로 열렸으며 2000년 유럽 위원회에 의해 유럽전역으로 발의 되었습니다. 

같은 해 이 위원회는 이 프로그램을 '유럽 이동성 주간' 행사로도 확대하였습니다. 또한 2000년에는 '세계 승용차에 대한 자유 네트워크(World Carfree Network)’가 된 ‘자동차 부수는 사람들(Carbusters)'이 발족되었으며, 같은 해에 지구의 날 네트워크와 세계 승용차 없는 날의 합동 계획으로 지구를 위한 차 없는 날 행사가 이뤄졌습니다.

2000년 행사에서는 유럽연합을 비롯한 세계 각국(30개국 813개 도시)이 참여하여 제1회 '유럽 차 없는 날' 행사가 "도심에서는 자가용을 타지 맙시다(In town, without my car)"라는 캐치프레이즈를 내걸고 실시되었습니다.

2001년 9월22일은 '세계 차 없는 날'로 정해 전세계 1천3백여 도시에서 캠페인을 벌이기도 했으며, 우리나라도 환경, 에너지, 소비자단체들의 주도아래 이 캠페인에 참여하였습니다.

2002년에도 유럽지역 30여개국 1천300여개 도시 및 마을들이 9월 22일 '차 없는 날'을 맞아 거리에서 자동차를 추방하는 환경캠페인에 동참했습니다.


☞ 차없는 날 걸어온 발자취 영어로 보기

World Carfree Day is an annual celebration of cities and public life, free from the noise, stress and pollution of cars. Each year on September 22, people around the world organize events of all sizes to showcase alternatives to the automobile. World Carfree Network invites organisations and individuals everywhere to join.

World Carfree Day began as an open call for a grassroots celebration of cities without cars. The date, September 22, was chosen to coincide with the EU-sponsored European Mobility Week, but our hope is to involve people at all levels of society and from all over the world.
Carfree days were organised as early as during the oil crisis of the 1970s, and several carfree days were organised in European cities during the early 1990s. An international carfree day was organised in Europe in 1999, which was the pilot project for the European Union's "In Town Without My Car" campaign. This campaign continues as European Mobility Week.

In 2000, Car Busters (the precursor to World Carfree Network) issues an open call for a "World Carfree Day," to coincide with Europe's carfree day on September 22. Since then, we have continued to call for activists and citizens to organise World Carfree Day events on or near September 22.


☞ 2011년 올해 행사는
올해 전 세계 40여개국 2천100여개 도시가 동참할 것으로 예상하고 있습니다. 우리나라도 서울, 부산 등 주요 도시들이 속속 참가하고 있습니다. 부산의 경우 22일 오전 6시부터 오후 6시까지 시청과 사업소, 구ㆍ군, 공기업 등 산하기관 주차장에 공무원은 물론 민원인의 승용차 출입이 통제됩니다.


중구 광복로, 부산진구 서면 마리포사 주변, 금정구 부산대학 주변, 연제구 연서초등학교 등 초등학교 등굣길, 동구 차이나타운 특구지역, 하단 5일장 장터도로 등 9개 도로를 '차 없는 거리'로 운영합니다.


☞ 시민의 자발적 참여가 행사 성공 좌우
시민들의 자발적 참여가 올해 행사의 핵심입니다. 불편하더라도 하루라도 자가용을 이용하지 않으면 초록별 지구가 좋아합니다. 

이를테면 부산지역 자가용 이용자들이 '승용차 없는 날' 하루 운행을 하지 않으면 온실가스의 주요 원인인 CO₂배출량 3천500여t 줄이는 효과가 있습니다. 이는 소나무 3만2천 그루를 심는 효과를 거둘 수 있습니다. 만약, 온 국민이 이 행사에 참여한다면 수많은 이산화탄소 배출을 줄일 수 있습니다.

'나 하나쯤 어때'라는 생각을 한다면 행사의 성공을 장담하기 어렵습니다. 하루만이라도 시민들의 적극적이고 자발적인 참여가 절실히 요구되는 때입니다. 


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가로수가 가로등 되고 이산화탄소 먹고?…가로수 변신? 가로수 변신 어디까지?

나뭇잎이 빛을 내 가로수가 거리를 밝히는 연구 눈길

나뭇잎이 빛을 내 가로수 되는 나노 과학 이용해 가능




가을은 어느새 마지막 잎새와 함께 지고 떨어져 뒹구는 낙엽과 함께 겨울로 본격 접어들었습니다. 마지막 남은 한 장의 달력이 저무는 2010년을 아쉬워 하는 것 같습니다. 

거리엔 벌써 크리스마스 트리가 점등을 시작하고 성급한 곳에서는 캐롤송이 울리기 시작합니다. 벌써 달력은 올해의 마지막을 가리킵니다. 

휘황찬란한 도시의 불빛속에 숨겨진 무한한 에너지의 숨결이 가파르게 느껴집니다. 이들 에너지들은 화석연료를 때서 나온 것들입니다. 이들 화석연료의 부작용으로 초록별 지구는 자꾸만 아파갑니다. 아픈 지구를 되살릴 노력은 지구촌 지극히 일부에서만 오늘도 진행됩니다. 최근 지구촌엔 재밌는 발상을 하는 분들이 많습니다. 그 발상속으로 여행을 떠나봤습니다.

가로수-이산화탄소-가로수 변신-나뭇잎나뭇잎이 가로수가 되는 나날이 새로운 모습으로 변신이 놀랍습니다.



가로수 변신? 나뭇잎이 스스로 빛을 내 가로수가 거리를 밝히게 한다면?
가로등의 황금빛이 나뭇잎의 녹색형광으로 대체될 수 있습니다.  나뭇잎이 스스로 빛을 내 가로수가 거리를 밝히고 대기중의 이산화탄소까지 제거한다면 어떨까요. 다소 황당한 이야기같지만 이런 엉뚱한 상상이 실제로 실현될 날이 머지않은 것 같습니다.

나뭇잎에 바이오 형광물질을 주입해 스스로 빛을 내게 만들어 가로수가 거리를 밝히고 대기중의 이산화탄소까지 제거할 길이 열렸다고 합니다. 

Sinica 학회의 과학자들과 대만 국립 쳉 쿵 대학 과학자들은 식물의 잎 안쪽에 생물 발광 다이오드 혹은 또는 바이오 LED로 알려진 성게 모양의 황금 nanoparticles를 주입해 빛을 내게 할 수 있다고 합니다.


가로수 변신?  나뭇잎이 빛을 내 가로수로? 잎이 어떻게 스스로 빛을 낼까?
대만 과학자들은 '바이오 LED'라고 불리는 성게 모양의 금빛 형광물질 나노입자를 식물의 잎에 주입해 잎이 스스로 빛을 내도록 하는 데 성공했다고 합니다.
 
이들 과학자들은 앞으로는 바이오 LED가 가로수를 야간 가로등으로 전환될 수  있을 것이라고 합니다. 이렇게 되면 에너지를 절약하고 바이오 LED가 엽록체로 하여금 광합성을 하도록 함으로써 밤낮없이 대기중의 이산화탄소를 흡수할 수도 있을 것이라고 합니다. 새로운 nanoparticles는 24시간 이산화탄소를 제거하고 그 빛으로 가로등 전기를 대체할 수 있다고 합니다.

가로수 변신?  나뭇잎이 빛을 내 가로수 되는 어떤 원리이기에?
잎이 스스로 빛을 내도록 하는 이 실험은 핵심 물질인 금빛 나노입자를 활용한 것입니다. 금빛 나노입자는 정상적인 환경에서라면 빛을 흡수하는 물질을 오히려 빛을 내는 물질로 바꾸는 역할을 한다고 합니다.

식물의 잎이 녹색을 띠게 하는 엽록소는 빛의 일정한 파장을 흡수하는 것으로 알려져 있지만 자외선 노출과 같은 특정 환경에서는 스스로 빛을 내기도 한다고 합니다. 40나노미터 정도의 파장을 가진 빛에 노출되면 녹색의 엽록소가 붉은빛을 내게 된다고 합니다. 




가로수 변신? 나노물질 주목!
햇빛이 없는 야간에 자외선 광원을 어디서 구할까 고심하던 연구진은 이 황금빛 나노물질에 눈을 돌렸다고 합니다.

사람의 눈에 보이지 않는 짧은 빛의 파장이 닿으면 이 나노입자는 활성화돼 보라빛을 내게 되며 이 보라빛이 부근의 엽록소 분자들을 자극해 붉은빛을 내게 만든다는 것입니다. 연구진은 나무들에 이 황금색 나노입자를 주입하면 충분한 빛을 내 장차 전기나가스를 사용한 가로등을 대체할 수도 있을 것이라고 전망했습니다.

나뭇잎이 빛을 내 가로수 되는 원리 과연 실용화 될 수 있을까?
그러나 과학자들의 실험은 아직은 수초인 나도가지풀(Bacopa caroliniana)에 한정돼 있습니다.

미국 메릴랜드 주립대의 크리샤누 레이 박사는 실험을 육상의 가로수용 식물에까지 확대할 수 있을 것이라면서 아직 갈 길이 멀긴 하지만 실험이 성공하면 가로수가 가로등으로 이용될 수도 있을 것 이라고 합니다.

'나뭇잎이 빛을 내 가로수 되는 원리/ 미국  abc news 보도를 보니?

The golden glow of street lights could soon be replaced by the green fluorescence of tree leaves.
Scientists from the Academia Sinica and the National Cheng Kung University in Taipei and Tainan have implanted glowing, sea urchin shaped gold nanoparticles, known as bio light emitting diodes, or bio LEDs, inside the leaves of a plant.
The new nanoparticles could replace the electricity powered street light with biologically powered light that removes CO2 from the atmosphere 24 hours a days.

abc 보도 상세보기


'나뭇잎이 빛을 내 가로수 되는 원리' 가로수 조명등 실용화 남은 문제점은?
빛이 오래도록 빛분자를 발사하게 됩니다. 하지만, 지나치게 오랫동안 빛을 비추다보면 또다른 문제점인 빛공해를 유발하게 됩니다. 

하지만, 가로수 조명등은 이런 빛공해는 조금 덜한 것 같습니다. 그렇다고 가로수 조명등이 모두 믿을 수 있을까요. 아직 어떤 문제점이 있을 지 검증이 안되었습니다. 실용화가 안되었으니 철저한 검증이 필요하겠죠. 식물을 활용했다는 점에서 색다른 시도가 아닐까 싶습니다. 하지만, 과연 식물 그 자체에겐 어떤 영향이 있을 지 좀 더 지켜봐야하지 않을까 싶습니다.


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