현대 문명에서 전기 에너지는 필수적이다. 

우리가 쓰는 모든 전자제품, 기계가 전기에너지로 움직인다. 전기에너지 없이는 현대문명이 존재할 수 없다.

따라서 전기 에너지를 어떻게 생산하느냐가 해당 국가의 발전을 책임진다고 볼 수 있다.

한 나라의 전기 생산에 있어서 제일 중요한건 "일정한 전력생산" 이다.

한 나라의 전력공급이 시시각각 오르락 내리락 하면 안되고 

전력공급이 항상 일정해야만 수용가측에서 전력을 안정적으로 일정하게 사용할 수 있다.

전력공급은 1년 중 어느 특정한 하루만이 아니라 1년 365일 어느 하루도 빠지지 않고 안정적으로 이루어져만 한다.

[화력발전소], [원자력발전소]는 대표적인 발전소이며 한 나라의 기저전력(Base)을 담당하는 중요한 축이다.

연료를 연소하여 열에너지를 만들고 그 열에너지가 터빈을 돌리고 자계 안에서 회전자가 회전하면

그때에 우리가 쓰는 교류 전기가 생성된다.

화력 발전 및 원자력 발전의 특징은 연료의 투입이 꾸준하다면 발전량도 일정하게 안정적으로 유지가 된다는 점이다.

[수력 발전소]는 물의 위치에너지를 이용한 에너지라고 볼 수 있다.

친환경에너지라고 볼 수도 있지만, 댐을 건설해야 하므로 필연적으로 생태계에 영향을 미친다. 

또한 수력발전은 대규모의 상류지가 존재하는 지형에 유리하다.

그래서 히말라야 산맥, 티베트 고원이 있는 중국 서부 지역에서 가장 많이 사용하는 것이 바로 수력 발전소이다.

대한민국도 수력발전을 위해 과거에는 댐을 많이 지었지만 최근에는 거의 댐을 건설하고 있지 않는 상황이다.

여기까지가 일반적으로 표준적이라 할 수 있는 [화력 발전소] ,[수력발전소], [원자력 발전소]이다.

한 국가의 기저전력을 감당하며 가장 많은 전력을 생산하는 발전소들이다.

그렇다면 최근 친환경주의자들에게서 각광받고 있는 태양광&풍력 발전에 대해서도 한번 알아보자.

태양광 & 풍력 발전의 가장 큰 특징은 연료가 "자연" 이라는 점이다.

우리가 일상적으로 느끼는 바람, 쏟아지는 햇빛이 바로 연료이다.

친환경적이며 영구적이고 (지구가 멸망할때까지) 탄소를 배출하지 않는다.

그런데 태양광 & 풍력은 연료가 "자연" 인 만큼 "자연의 변덕" 에 의해 발전량이 변한다는 치명적인 단점이 있다.

(1) 풍력 = 바람의 세기에 따라 전력생산량이 달라지며 바람이 멈춰버리면 터빈이 돌아가지 않아 발전이 정지된다. 

(2) 태양광 = 태양의 일조량에 의존하기에 하루 중에도 구름때문에 발전량이 달라지고 

장마철이 되면 발전량이 감소하며 밤에는 발전 자체가 불가능하게 된다.

그래서 이러한 사태를 방지하기 위해 풍력 & 태양광 발전에는 ESS(Energy Storage System) 시스템이 추가된다.

발전이 충분하게 이루어질때에는 상용부하에 전력을 공급함과 동시에 ESS 배터리에도 전력을 저장했다가 

발전량이 감소할때에는 ESS 배터리에서 저장된 전력을 추가적으로 뽑아씀으로서 전력생산을 일정하게 유지시킨다는 개념이다.

오? 그러면 태양광 & 풍력으로 모든걸 해결할 수 있는거 아님? 그런데 여기서 한가지 문제가 있다.

"한 국가의 전력량" 이라는 것이 실로 그 규모가 막대하다는게 문제가 된다.

2023년 대한민국에서 1년동안 썼던 전기에너지가 617,490,666 Mwh (메가와트아워) 이다.

여기에 365일을 나누면 대한민국 전체가 하루에 쓰는 전력량이 나오는데 계산결과에 따르면

대한민국이 하루에 617,490,666 Mwh / 365 = 1,691,755 Mwh (메가와트아워) 의 전기에너지를 쓴다는 결과가 나온다.

다들 알다시피 대한민국의 기후는 유럽과 다르게 사계절이 "극단적"이다.

여름에 아주 덥고 요즘에는 심지어 동남아의 우기마냥 일주일간 장마철이 오는 때도 있고 겨울에는 아주 춥다. 

대한민국에만 사계절이 있다라는 소리를 하고 싶은게 아니라, 계절 변화에 따라 환경이 좀 극단적이라는 이야기다.

그래서 태양광 & 풍력으로 대한민국의 전력을 감당하게 된다면 필연적으로 며칠 동안은 태양빛을 제대로 이용하지 못하고 

바람도 제대로 이용하지 못하는 상황을 가정해야 한다.

유럽/미국 캘리포니아처럼 북해/태평양의 바람이 일정하게 계속 부는 것도 아니며 기후가 평온하게 안정된게 아니다.

바람이 365일 항상 부는 것도 아니며 태양빛이 365일 항상 일정하게 땅을 비추는 것도 아니다.

따라서 장마도 오고 태풍도 오고 밤이 되고 바람이 없는 날도 있고 이 모든 상황에 대비하기 위해

ESS 배터리에 전력을 일시적으로 저장해야 하는 상황을 가정해보자는 것이다.

대한민국 1일 발전량 1,691,755 Mwh 의 전기에너지를 100% 풍력+태양광 발전으로 충당한다고 가정한다.

그러면 1,691,755 Mwh 라는 에너지를 ESS 배터리에 임시적으로 저장해야 할 상황이 생긴다.

전자의 위치가 변함에 따라 발생하는 에너지를 화학에너지(Chemical energy)라고 한다.

우리가 평상시에 쓰는 에너지가 바로 화학적 에너지이다.

무언가가 연소할때, 무언가가 산화-환원 반응을 일으킬때 방출하는 에너지가 화학에너지다.

인류가 예로부터 나무를 떼고 석유와 석탄을 연소시키면서 써왔던 에너지이다.

그런데 아인슈타인이 특수상대성 이론을 발견하고 여기에서 질량-에너지 변환이라는 궁극의 에너지원이 발견되었다.

이것이 질량 결손에 의해 발생되는 핵분열 - 핵융합 에너지이다.

인류가 여태까지 써온 화학에너지와는 비교자체가 불가능한 막대한 에너지이다.

이제 왜 세계 각국이 SMR(Small Modular Reactor) 소형 원자로 모듈을 개발한다느니,

원자력을 부활시킨다느니 하는 소리가 나오는지 알 수 있다.

그리고 왜 미국, 유럽, 일본, 중국같은 주요 선진국들이 핵융합 개발에 목메는지 알 수 있다.

결론 :

원자력을 쓰는 이유 = 여타 에너지와 비교불가능한 막대한 에너지 + 365일 24시간 전력공급 가능