신재생에너지에서 쓰이는 단위, 쉽게 생각해보자

신재생에너지는 여타 에너지들과 같이 W(와트), Wh(와트시) 등과 같은 단위들을 사용한다. 이 중 W(와트)는 에너지를 논할 때 가장 많이 쓰이는 단위이다. 1W는 1V(볼트)의 전압을 가해서 1A(암페어)의 전류를 흘릴 수 있을 만큼의 일률(단위시간 동안에 이루어지는 일의 양)을 말한다. 좀 더 일상적으로 표현해보자면 1W는 1초에 1g의 물의 온도를 0.24℃ 올리는 데 필요한 일률이라고 말할 수도 있다.
Wh(와트시)는 W에 시간을 곱해서 주어진 시간 동안 소모한 에너지의 양을 표현한다. 흔히 전력량이라고 말한다. 1시간 동안 1W의 에너지를 소모하면 1Wh가 된다. 500Wh는 500W의 전력을 1시간 동안 사용한 전력량일 수도 있고, 100W의 전력을 5시간 동안 사용한 전력량일 수도 있다. 그리고 Wh도 W와 마찬가지로 k, M, G 등과 같은 SI 접두어와 함께 쓰이기에 큰 숫자를 작게 쓸 수 있다. kW(킬로와트)와 MW(메가와트) 단위 앞에 붙는 k(킬로)와 M(메가)는 각각 1,000과 1,000,000을 나타낸다. 1kW = 1,000W이며, 1MW = 1,000kW이다. 1GW = 1,000MW 이다.

신재생에너지, 뭐가 있을까?

1태양에너지
광전효과에 따르면 빛은 특정 물질에 닿으면 전기에너지로 변환되는데, 태양광 패널이 바로 이러한 광전효과가 적용된 장치다. 우리나라는 산이 많아 태양광 패널을 설치하기에 열악하지만, 건물 옥상이나 벽면을 잘 활용하면 한 해 전기 사용량의 10%를 생산할 수 있다는 연구 결과가 있다. 현재 전 세계 태양광 발전 누적 설치 용량은 약 600GW이다. 5년 전보다 약 2배 정도 늘어난 양이다. 선진국들은 파리기후협약에 따라 앞으로도 계속 석유 사용량을 줄여야 하므로 태양광 패널의 설치가 계속 이루어질 것이다. 태양에너지는 W와 Wh 외에도 W/㎡ 라는 단위를 많이 사용한다. 1㎡의 면적에 몇 W의 에너지가 생산되는지를 보여주는 단위이다. 태양광 발전은 단위면적당 발전량이 곧 에너지의 효율성을 나타내기 때문에 사용되는 것이다.

2바이오에너지
사탕수수, 옥수수 같은 곡물에는 포도당, 설탕과 같은 당류가 존재한다. 당류가 미생물에 의해 분해되면 에탄올이 만들어지는데, 이런 원리를 이용해서 만든 게 바로 바이오에탄올이다. 미국은 2005년 이후 신재생에너지 연료 혼합 의무제를 시행해서 휘발유에 소량의 바이오에탄올을 섞어 자동차의 연료로 사용하고 있다. 현재 우리나라에서 사용하는 휘발유에도 소량의 바이오에탄올이 섞여 있다. 바이오에너지는 형태에 따라 배럴(b), MWh, GWh, 톤(ton) 등의 단위를 사용한다.

3수소에너지
수소는 1kg만으로 무려 40kWh의 에너지를 낸다. 수소자동차의 경우 수소 1kg만으로 무려 100km를 이동할 수 있다고 한다. 엄청난 효율이지만 수소에너지 사용 비율은 전 세계적으로 아직 그리 많지 않은 편이다. 지구상에 수소는 많지만, 수소를 저장하고 운송하는 데에 엄청난 비용이 들기 때문이다. 고압수소로 저장하면 저장할 수 있는 양이 너무 적고, 액체수소로 저장하면 액화에 드는 비용과 초저온 탱크 유지비가 엄청나다. 수소에너지는 다른 신재생에너지와 비교했을 때 거의 완벽하게 자동차 연료를 대체할 수 있기에 TOE(석유환산톤) 단위를 유독 많이 사용한다. 1TOE는 석유 1톤을 사용할 때 발생하는 에너지를 나타낸다. 또한 수소에너지는 1kg에 40kWh의 전력을 생산하므로 수소에너지의 효율성을 40kWh/kg으로 표시하기도 한다.

4수력에너지
물레방아와 동일한 원리로, 위에서 떨어지는 물이 터빈을 회전시키면 발전기가 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 원리이다. 하천의 경사가 큰 구간에 댐을 설치해 물을 저장해 두었다가 떨어뜨려 터빈을 돌리는 게 가장 일반적인 형태이다. 우리나라는 전체 에너지의 1~2%인 6,000~1만GWh 정도가 수력 발전에서 생산된다. 노르웨이는 강, 호수, 폭포가 많아서 전체 전력의 96%를 수력 발전이 담당한다. 수력에너지는 일정 무게의 물이 갖는 에너지를 측정하기 위한 단위로 수두(水頭)를 사용한다. 크게 위치수두(Ho), 속도수두(Hv), 압력수두(Hp) 3가지가 있다.

5풍력에너지
풍차와 동일한 원리로, 바람이 날개를 회전시키면 발전기가 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 원리이다. 풍력발전기 한 대당 하루에 200~300MWh 정도의 전기에너지를 생산한다. 우리나라에서는 강원도 대관령이나 제주도에서 쉽게 볼 수 있다. 덴마크는 전체 전기에너지의 40~50%가량을 풍력 발전으로 충당하여 풍력에너지의 발전 비율이 세계 1위다. 풍력에너지는 rpm이라는 독자적인 단위를 사용한다. rpm은 풍력발전기의 날개가 1분에 몇 번을 회전하는지를 나타낸다. 대체로 풍력발전기 한 대당 16~22rpm 정도 되어야 발전기로서의 효율성도 갖추면서 소음도 적다. 그러므로 rpm은 풍력발전기 설치 장소 선정 시에 중요한 지표가 된다.

6지열에너지
땅속 깊은 곳의 열을 전기에너지로 변환시키는 원리이다. 아이슬란드나 뉴질랜드처럼 주로 화산활동이 활발한 곳에서 이루어진다. 특히 아이슬란드는 전체 전기에너지의 30%가량을 지열에너지로 충당하는 나라로 유명하다. 우리나라는 화산활동이 활발하지 않기에 사용하지 않지만, 북한과 통일이 이루어진다면 백두산 지역에 지열 발전소를 설치할 가능성이 있다. 단위는 주로 kW, MW, GW를 사용한다.