#地球環境を守る技術をつくりたい
世界を変える理系という選択（高校1年生向け）
担当講師：惠藤 浩朗 ／ 理系という学びが，私たちの暮らしを支える技術や社会の仕組みを生み出し，未来の都市や環境をどのように形づくっていくのかを，高校生のみなさんが自分の進路を考えるうえで大切な「世界を読み解く力」として捉え，科学や工学が持つ探究心と創造力がどれほど社会を前へ進めてきたのかを実例とともに示しながら，理系に進むことが自分の可能性を大きく広げる選択であることを説明します。 理系の魅力A…
海を舞台にした科学技術の世界
担当講師：居駒 知樹 ／ 日本は世界で6番目の広さの海を管理しています。そこでは水産業が営まれていますが，みなさんが思っているほど海という場を使っていません。日本の貿易の99%以上が船で賄われているので，港は驚くほどたくさんあります。しかしながら，海は船が通るだけの場所になっています。世界では海上で石油や天然ガス開発が行われ，洋上風力発電の開発も進みますし，海上基地の構想や海上都市の構想までありま…
大型アンテナの世界へようこそ！
担当講師：瀧川 道生 ／ 宇宙と地球をつなぐ架け橋，「大型アンテナ」の世界に足を踏み入れてみませんか？私たちの日常生活に欠かせない通信技術や，壮大な宇宙研究を支える影の立役者。それの一つが大型アンテナです。通信技術では，宇宙探査機や人工衛星との通信を可能にします。たとえば，深宇宙探査では地球から何十億キロメートルも離れた場所にある探査機との通信に使われます。その正確なデータ受信能力が，ミッション成…
再生可能エネルギーから効率的に電気を作り出す技術
担当講師：辻 健太郎 ／ 現在日本では，エネルギーミックスの確実な実現へ向けた取り組みの更なる強化を行うとともに，エネルギー転換・脱炭素社会の実現に向けての作業が進んでいます。そのような状況下において，日本に限らず現在世界中で再生可能エネルギーを用いた発電システムの研究が進んでいます。 本講義では再生可能エネルギーの一種である海洋エネルギーの内，潮流，波力エネルギーを用いた発電システムおいて，効率…
超音波で金属と金属を接合する
担当講師：淺見 拓哉 ／ 超音波といえば，モスキート音に代表されるような人の耳に聞こえない音のことです。この音は，人の耳に聞こえないので高出力で用いても騒音が発生しません。その超音波を高出力で用いた技術の1つとして金属と金属を接合するものがあります。この技術は，空気を伝搬する超音波を利用するのではなく，金属を伝搬する超音波を利用したものです。現在，超音波による金属の接合は，大きなものでは自動車，小…
機械学習技術と航空機設計
担当講師：丸山 大悟 ／ 1903年にライト兄弟が初飛行を成し遂げた後，人類は数十年で音より速い航空機の開発や，宇宙へ進出するロケットを開発しました。グローバル化と呼ばれる現代では，今や航空機は，我々にとってなくてはならない存在です。人類は数学や物理学といった，「世の中の仕組み」というものを解明し，それを活用することで様々な科学技術を生み出してきました。航空機も例外でなく，浮く力を得るために，翼の…
地域課題を解決する“再生可能エネルギー”を活かした 環境・防災まちづくり
担当講師：田島 洋輔 ／ 米国主催の気候変動サミットにおいて2050年までに脱炭素社会の実現する方針の公表を受けて，再生可能エネルギーが普及しておりますが，ここにきてその動きはますます活発化する方向にあります。その背景には，これまでの気候変動問題への対応という従来型の動機のみならず，再生可能エネルギーを活用した地域課題の解決という“まちづくり（地域活性化）の視点”が存在するためです。まちづくりで重…
環境に配慮した海洋利用を考えよう
担当講師：吉田 毅郎 ／ 海に囲まれた日本において，海との共存共栄は今後日本が目指すべき姿だと考えられます。近年では海洋再生可能エネルギーや水産資源の安定供給としての養殖業など様々な海洋利用が注目を集めています。しかし，海洋空間における構造物の設置は環境に影響を及ぼします。適切に計画・管理されなければ，生態系の変化や底質の悪化など様々な負の影響をもたらす可能性があります。そこで「環境に配慮した海洋…
海に浮かぶ未来都市を支える浮体式海洋構造物の世界
担当講師：惠藤 浩朗 ／ 海に浮かぶ未来都市は，気候変動が進むこれからの時代に，人類が新しい暮らし方を切り開くための大きな可能性を秘めています。浮体式海洋構造物は沈まず，津波の力を受け流し，必要に応じて移動できる柔軟さを持ち，陸上では実現できない安全性と自由度を備えています。埋め立てに頼らず海を傷つけないまま都市や港を広げることができ，洋上風力などの再生可能エネルギーの拠点としても活躍します。さら…
脱炭素社会を目指すセメント・コンクリート分野の取り組み
担当講師：佐藤 正己 ／ 近年，脱炭素社会が社会問題になっている。セメント・コンクリートは，社会インフラを構成するために最も多く利用されている材料である。しかし，コンクリートを製造するために使用されるセメントは，製造時に多くの二酸化炭素を排出するために，セメント産業・建設業では社会的な課題となっている。本講義では，セメント産業，建設業，研究機関での取り組みについて行います。
微生物を利用した下水からの資源回収
担当講師：齋藤 利晃 ／ 私たちは，新しい細胞を合成したり生体器官を維持するため，食べ物や飲み物から栄養とエネルギーを吸収しています。私たちが廃棄する食べ残しや厨房排水，排泄物には，吸収しきれなかった栄養とエネルギーが豊富に含まれているため，そのまま川や湖に放流すると，有機物汚濁や富栄養化などの深刻な水質汚染を引き起こします。水環境を保全し，かつ，持続可能な社会を構築するためには，排水を適切に処理…
直径250mの風力発電システムを浮かべる世界
担当講師：居駒 知樹 ／ 風力発電では大きな風車が使われます。その直径は陸上の場合は130m程度ですが，海に設置される洋上風力発電ではもっと大きくなります。世界で開発が進む最新の洋上風力発電風車の直径は250mにおよびます。このような大きな風車を載せた100m規模の大きな浮体を海に浮かべるのが浮体式洋上風力発電です。 日本でも開発がどんどん進み2040年にはたくさんの風車が沖合に浮いていることでし…
超高層建築物の構造と歴史
担当講師：高橋 孝二 ／ 2011年3月に発生した東日本大震災では，超高層ビル群が大きく揺れ動く様子や高層階の人々が立っていられず床に這いつくばっている様子など，驚きの映像が記憶に新しいと思います。これは「長周期地震動が原因で，高層ビルや高層マンションが大きく揺れました。」と報道等で言われています。こう言われてもなんだかピンとこないと思います。 本アカデミーでは，「何故このような現象が起きるのか」…
コンクリート造建築物を積み木あそびのように造る
担当講師：福井 剛 ／ コンクリート造建築物を造るのにどのくらい時間がかかるかわかりますか。地面より下に造られる基礎を除くと，1階分を造るのに3週間程度かかります。このペースで高さ100mの30階建てマンションを造ると，90週，つまり約23ヶ月かかることになります。この時間を短縮するには面倒な仕事を建設現場以外で行えば良いのです。タワーマンションの建設では，柱や梁を工場で造り，建設現場で積み木のよ…
高速水流とその制御
担当講師：佐藤 柳言 ／ 日本には，2500基以上の数のダム（写真1）が整備されています。ダムは，洪水調整・水資源の確保・水力発電・河川環境保全などを目的に造られるもので，我々の生活に欠かせない土木構造物の一つです。ダムの堰上げによって貯められた水は位置エネルギーの大きい状態になるため，ダムからの放流水は大きな運動エネルギーをもつ流れ（高速水流）となります。このような高速水流をダム下流側の河川・水…
水をきれいにしながら温暖化防止も考える
担当講師：吉田 征史 ／ 生物は水がなくては生きていけません。しかし，私たち人間の生活が便利になったことで排出量が増加した生活廃水・工場廃水などにより，水域では有機物・窒素・リンといった物質が増え，その結果，植物プランクトンが大量増殖し，まるで緑色のペンキを流したような汚い水域になってしまいます。さらに近年，地球温暖化を起因とした海面上昇や異常気象などが続き社会問題となっています。温暖化の原因とし…
河川環境の改善ができる地球の医者を目指して
担当講師：安田 陽一 ／ 日本に限らず世界各国で河川に生息する水生生物の生息環境は，人の生活環境を守るための利水・治水の観点から整備された河川横断構造物によって大きく影響されています。その結果，水生生物の移動・遡上・降河が困難な箇所が多くあります。これからの時代は，生態系保全につながる環境改善の技術を具体的に見出し，実践的に実施していくことが土木工学の役割の一つとして認識しています。私の専門分野は…
製鋼過程で発生する産業廃棄物のリサイクルと環境対策
担当講師：梅村 靖弘 ／ 自動車や建築構造物など私たちの暮らしに必要な物を製造する材料として重要なものに鉄鋼があります。鉄鋼を作る段階で出る産業廃棄物は「鉄鋼スラグ」と呼ばれその多くが, まだ有効利用されずに放置されています。鉄鋼スラグには「高炉スラグ」と「転炉スラグ」の二種類があります。高炉スラグは国内で約2300万t発生しセメント材料等として有効利用されています。しかし, 転炉スラグは約100…
図面を描いてみよう－設計図面入門－
担当講師：飯島 晃良 ／ 身の回りにある様々な製品を作るためには，図面が必要です。機械工学科では，国際規格に基づいた図面の読み描きをしっかり学びます。これによって，グローバルなものづくりの世界で通用する図面を描けるようになります。この講義では，“ものづくり”のための図面の読み方と描き方をやさしく学びます。また，実際に簡単な製品の図面を描く体験をしてもらいます。受講者全員参加型のワークショップ形式で…
”エンジンとモーター”実は最強タッグ！車のカーボンニュートラル化技術最前線
担当講師：飯島 晃良 ／ 自動車を走らす動力の方式は，「ガソリンエンジン」「ディーゼルエンジン」「電気自動車」，「ハイブリッドカー」「プラグインハイブリッドカー」「燃料電池車」など，実に様々です。これらの方式にはそれぞれに利点と欠点があるため，日々，それらの欠点を解決するための研究が行われています。 この教室では，自動車のエンジンとエコカーの仕組みを学びます。そのうえで，自動車の様々な方式の動力源…
地球環境と人々の暮らしを守る！熱・エネルギー変換技術
担当講師：飯島 晃良 ／ エネルギーと環境に関する話題が世界的にクローズアップされています．地球温暖化，資源の枯渇再生可能エネルギーの有効利用などは，多くの人にとって関心事ではないでしょうか． この講義では，次世代エネルギー革新技術のキーワード，「次世代エンジン・ハイブリッドカー・EVシフト・次世代高効率発電・再生可能エネルギー・シェールガス/オイル，バイオマス」などについて，エネルギーの基礎から…
水族館の世界を裏側から覗いてみよう
担当講師：佐藤 信治 ／ 日本は四周を海に囲まれていることもあり，水族館は身近な施設の一つとして，皆さんも一度は訪れたことがあると思います。その数は正確には捉えられていませんが，大きなものから小さなものまでを合わせると日本全国で100館以上，ひょっとすると150～200館近くあると言われています。この数字は実に驚異的なもので，全世界の水族館を合わせても日本の水族館数を超えないといわれているほどです…
楽しみながら学ぶ！－化学分野の教育・学習ゲームの実践－
担当講師：伊藤 賢一 ／ 教育ゲームや学習ゲームとは，ゲームの要素や仕組みを教育や学習に取り入れることで，学習者のモチベーションや能力を高めることを目的としたゲームのことです。一般的にゲームは，プレイヤーにルールやゴールを与えてそれに向かう行動を促し，フィードバックや評価を提供することで興味や関心を引き出し，自発的参加につなげるものです。これより，教育・学習ゲームの実践（プレイ）はアクティブ・ラー…
身近な加速器とその応用利用
担当講師：境 武志 ／ 加速器は，最近では素粒子実験でのヒッグス粒子の発見における素晴らしい成果によって，一般にもよく知られるようになってきています。またノーベル賞に関してもよくニュース等で注目を浴びていますが，加速器に関連した基礎科学研究に与えられたノーベル賞は20世紀の自然科学の発展に大きな役割を果たし，戦後だけでも20件弱もあります。ノーベル賞と関わりのある加速器と考えると一見遠い世界での話…
原子力の基礎と未来：持続可能なエネルギーの可能性
担当講師：渡部 政行 ／ 次世代のエネルギー源として期待されている発電方式の一つに「核融合発電」があります．核融合とは原子力エネルギーの一つであり，太陽などの恒星内部で起こっている核反応です．つまり核融合発電とは，『地球上に小さな人工太陽を創り，そのエネルギーを用いて電気を作ろう』と言う世界的なプロジェクト研究です．講義ではまず，物質の構成とその特性を「結晶」，「原子・分子」，「原子核と電子」の大…
「光源」としての電子加速器
担当講師：早川 恭史 ／ 荷電粒子を電磁場を用いて人工的に加速する装置を「（粒子）加速器」と呼び，「電子」は加速される荷電粒子の代表的なものの一つである。「電子」は最も軽い荷電粒子であり，加速を受けて容易に光速に近い速さを持つようになる。相対性理論に従い，光速を超えることはできないが，99.9%といった非常に近いところまで到達することができる。このような光とほぼ同じ速さの電子の軌道が磁石の磁場によ…
”温度をはかる”仕組みを学ぼう～熱電対の作製を例に～
担当講師：出村 郷志 ／ 温度計は，身近な様々な場所で活躍している。体温を測る，お風呂の温度を測る，オーブンの温度を測る等である。その一方で，温度をどうやって測定しているのか，という部分は表立っていないことが多い。 そこでこの授業では，温度を測る様々な手法を紹介し，その方法を物理的な観点，特に熱力学や物性物理学の観点から学ぶ。その際，二つの異なる金属を用いて温度を測る，熱電対を用いた実演を交えなが…
材料をつないでモノを作る
担当講師：渡邉 満洋 ／ 身の回りにある便利な機械は様々な材料から作られています。特に近年では，機械の小型化，軽量化，多機能化が急速に発展しているため，一つの材料で構成されている機械はほとんどなく，それぞれの材料の特性を活かして適材適所に材料を配置して機械が作られています。そのため，機械（モノ）を作るためには異なる材料を「つなぐ（接合する）」技術が必要になります。では，異なる材料をつなぐことは簡単…
風のエネルギーの有効利用 ―庭で風力発電できる？―
担当講師：関谷 直樹 ／ 日本でも風力発電所が各地で建設されるようになってきました．その多くは，平原，洋上等の人口の少ない地に建設されており，日本の風力発電の割合は全発電量の1％に過ぎません． この講義では風の持つエネルギーをどの程度電気へ変換できるか試算し，太陽光発電のように各家庭でも風力による発電を利用できるか検証します．
自然素材と建築
担当講師：廣石 秀造 ／ 担当講師：廣石 秀造 建築は，身近で入手しやすい自然由来の材料（自然素材）を用いてつくられてきました。その結果，国や地域ごとに特色ある建築が生み出されています。近年では，環境への配慮の観点から，このような自然素材の価値が改めて見直されています。しかし，各素材には固有の特性があり，それぞれの特徴と向き合いながら適切に活用していくことが求められます。 本講義では，自然素材と建…
酸化カルシウム系建築材料のリサイクル
担当講師：小嶋 芳行 ／ われわれが生活している家あるいは職場のビルを見回してみると酸化カルシウム系建築材料であるセッコウボード，コンクリートで囲まれていることに気がつきます。最近では，このビルあるいは家が老朽化や都市整備などにより解体され，これによって大量のコンクリート廃材，セッコウボード廃材が排出されています。この量はコンクリート廃材で年間5000万t程度，セッコウボード廃材では170 万t …
二酸化炭素による地球温暖化とカルシウム化合物によるその回収
担当講師：小嶋 芳行 ／ 地球温暖化の主因は二酸化炭素といわれています。大気中の二酸化炭素濃度は産業革命までは280ppm程度でしたが，1900年代前半よりこの濃度は急激に高くなっています。最近では，380ppmを超えるようになってきました。本講義では，なぜ二酸化炭素が地球温暖化の主因とされているのかを化学的に明らかにし，二酸化炭素排出量の現状について詳細に述べます。このまま，二酸化炭素濃度が増え…