1. 개요
Watt, 일률[1]을 표기하는데 쓰이는 SI 단위이다. 세계 최초로 증기기관을 개량하여 실용화한 스코틀랜드의 제임스 와트의 이름을 딴 것으로[2], 기호로는 대문자 W를 쓴다. 사람 이름 성씨로부터 왔기 때문에 대문자다. 와트는 기본단위를 조합해서 만든 유도단위이며, J/s 와 같다.2. 정의
2.1. 와트
1 와트는 1 초당 1 줄의 일을 할 때의 일률로, 아래와 같이 표기한다.| 1 W = 1 J/s = 1 N×m/s = 1 kg×m2×s-3 |
2.2. 와트시
와트시(watt hour, Wh)는 일의 양(에너지)으로서, 1시간 동안 1와트 일률로 한 일의 양을 1 와트시라 한다. 단위 시간 당 하는 일을 나타내는 것이 와트인데, 여기에 시간을 곱해서 주어진 시간 동안 한 일의 총합을 나타낸 것이다. 와트시는 따라서 (수치는 달라지지만) 간단히 줄로 표기할 수 있다. 와트시와 줄의 관계는| 1 Wh = 1 W * 1 hour = 1 W * 3600 s = 1 J/s * 3600 s = 3600 J = 3.6 kJ |
3. 기타
일률의 다른 단위로 마력이 있다. 1 마리의 말이 평균적으로 낼 수 있는 일률을 1 마력이라 하며, 프랑스 마력(PS) 기준으로 735.49875 와트(0.735 kW)에 해당한다. 보통 인간의 지속적 노동력은 대충 60-100 와트 정도. 말 한마리는 0.5 kW 정도, 승용차는 대충 100~150 kW 가량이다.EU나 영국의 조명 스펙에는 와트를 kWh/1000h로 쓸때없이 길게 표기하는 경우가 있는데, 사람들이 조명 스펙표기시 루멘을 써야할 자리에 와트를 쓰는 트롤링이 하도 잦아서 정작 소모전력량을 와트로 못적는다는 이유다.
영미권에서는 MBtu/hour 라는 단위도 사용되는데 1 MBtu/hour = 약 293 W 이다. 참고로 1 MBtu 는 1백만 Btu 가 아니고 1,000 Btu 로 에너지 또는 열량의 단위이다. 1 백만 Btu 는 MMBtu 라고 부른다. BTU 단위 참고. 주로 에어컨이나 냉장고의 시간당 냉방능력이나 가스렌지나 보일러 같은 조리기구나 난방기구나 난방설비의 열공급능력을 나타낼 때 쓰인다. 이 단위는 그 냉방기나 난방설비의 시간당 소모 전력(일률)을 나타내는 데 사용되지는 않는다.
미국 등 북미권에서 주로 냉방설비나 대형 냉장고의 용량으로 쓰이는 ton of refrigeration (냉방톤) 이라는 단위는 1 시간당 1 미국 톤 (short ton, 2,000 파운드 907 kg)의 섭씨 0 도의 물을 얼음으로 얼릴 수 있는 냉각 능력을 말한다. 대부분 미국 톤을 기준으로 한 USRT 을 한국에서 냉동톤이라고 부른다. 미국에서는 흔히 "TR" 이라고 줄여 쓰기도 있다. 냉각능력 100 TR 이런식. RT가 아니다. 영국 1 톤(long ton) 을 기준으로한 UKRT 도 있다. 빌딩의 중앙집중식 에어컨 냉방설비 (HVAC)나 옥상 냉각탑 용량이나 냉동창고의 냉장능력, 또 뜨거운 수증기나 가스 등을 식혀 물 이나 액체로 바꾸는 발전소 등의 대형 냉각탑의 냉각 용량을 표기하는 데도 쓰인다.
1 USRT = 1 TR = 3.51685 kW = 3,025.97 kcal/h = 12,000.00 Btu/h = 0.893 UKRT이다.
신월성 1호기와 신고리 2호기가 각각 100만 kW를 발전할 수 있다. 이렇게 단위가 커지면 kW로는 표시가 불편해지므로 그 1000배인 메가 와트 (MW), 또는 1백만배인 기가 와트( G W )를 사용한다. 보통 원자력 발전소의 원자로 1기는 1,000 MW = 1 GW 가량 정도이고 화력발전소는 보일러 당 그 절반 정도인 500 MW = 0.5 GW 정도이다. 최신형 원자로 1기는 1,400 MW 정도. 최신형 유연탄 화력발전기는 1기당 1,000 MW 가량, LNG 발전기는 150 MW 가량.[4] 한국의 발전소의 총 발전용량은 2016년에 109 GW 정도이다. 즉 대충 원자로 100기 용량. 전세계의 총 전력 발전용량 합계는 2011년 기준으로 5300 GW 정도 이다. 실제 전력 사용 부하량은 전세계 전계절 종일 평균해서 대충 3000 GW 를 좀 넘는 수준이다.
한국의 발전소들의 2015년 1년간 총발전량은 528,091 백만kWh = 528,091 GWh = 528.091 TWh.[5]
화력 발전소나 원자력 발전소 등에 있는 대형 냉각탑은 큰 것으론 직경은 80-100미터, 높이는 150-200미터 정도인데 이런 대형 냉각탑의 용량은 700 MW (thermal) 정도 이고 합계 냉각 능력은 발전소의 발전 용량보다 30% 정도 더 크다. 이런 냉각탑 자체를 가동하는데 만도 발전용량의 1.2% 정도를 소모한다. 시간당 16만 입방미터 (16만 톤)의 물을 순환한다.
와트시/킬로와트시를 써야 할 곳에 와트/킬로와트를 잘못 쓰는 경우가 많다. 와트는 시간당 얼마나 많은 에너지를 쓰는지/만드는 지를 뜻하고, 와트시는 기간 동안 쓴/만든 에너지의 총합이다. 60와트 전구의 전력 양은, 1시간 켜놓으면 60 와트시, 2시간 켜놓으면 120와트시다. 반면 전구의 성능 쯤에 해당하는 소모 전력은 몇 시간을 켜 놓든 60와트로서 변하지 않는다.헷갈리면 와트는 속도, 와트시는 거리에 해당한다고 생각하자.
매달 나오는 전기요금 고지서에 나오는 것은 킬로와트시(kWh)로 일률이 아닌 에너지 단위다. 요금 관련해서는 한 달 내내 쓴 에너지의 총량이 중요하지, 시간 당 얼마나 많은 양을 썼는 지는 별로 중요치 않기 때문이다.
반면 발전소의 용량은 킬로와트로 표기된다. 발전시설은 항상 필요한 에너지보다 더 많은 양의 에너지를 공급할 수 있어야 하기 때문에 같은 시간에 얼마나 많은 에너지를 만들어 낼 수 있는지가 중요하기 때문이다.
[1] 단위시간당 한 일[2] 이는 산업 혁명의 시발점이 되었다.[3] 전세계적으로 유명한 전력회사 EDF는 킬로와트시도 너무 적은 양인지라 테라와트시(TWh)를 사용한다.[4] 영화 백 투 더 퓨처 시리즈 1편에서 타임머신인 드로리안으로 시간여행 하는데 드는 전력이 1.21 "지가와트" GW 라고 한다. 원자력 발전소 1개분 이상. SI단위 사용시 접두어로 일반화가 되었지만 이렇게 널리 쓰이기 이전의 미국에서는 과거에는 "기가와트"보다는 "지가와트" 쪽이 오히려 더 일반적으로 쓰이던 발음이었다. 즉 1950년대 미국 과학자의 고증을 제대로 한 것이다.[5] 한국의 보도나 통계에서는 주로 백만 KWh 라고 표시하는데 k 라는 1000 스케일 펙터를 쓰면서 또 백만이라는 배수를 붙이는 건 어색하다. 통계에서도 백만 kWh 는 GWh 로 통일하는 것이 알아보기 쉽고 합리적이다.