전자볼트에서 테라줄(으)로 변환

전자볼트(eV)에 대하여

전자볼트는 1 볼트의 전위차를 지나는 전자 하나에 이루어지는 일에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 eV 입니다. 2019 년 국제단위계 재정의 뒤로 그 값은 정확히 1.602176634 곱하기 10 의 마이너스 19 제곱 줄로 정해졌습니다. 기본 전하 자체가 이제 정의된 상수이기 때문입니다.

이 단위가 있는 까닭은 원자의 세계에 줄이 가망 없이 크기 때문입니다. 눈에 보이는 빛의 광자 하나가 나르는 것은 약 1.6 에서 3.3 전자볼트이며, 이를 줄로 쓰면 앞에 열아홉 개의 영이 늘어섭니다. 전자볼트로 다루면 화학 결합의 에너지도, 원자의 전이도, 소립자의 충돌도 1 에서 몇까지의 숫자로 말할 수 있습니다. 단위에 바라는 바가 바로 이것입니다.

이 눈금은 여러 분야를 통째로 정리합니다. 화학은 몇 전자볼트에 살며, 그것은 결합의 에너지이자 그 결합을 끊는 가시광과 자외선 광자의 에너지입니다. 엑스선은 킬로전자볼트를 차지합니다. 원자핵 물리는 메가전자볼트에서 일하며, 이는 결합 에너지와 방사성 붕괴의 눈금입니다. 입자 물리는 기가전자볼트를 쓰는데, 거기서 양성자의 정지 질량은 0.938 입니다. 대형 강입자 충돌기에서는 테라전자볼트를 쓰며, 그 양성자는 하나에 6.8 을 지닙니다.

질량도 질량과 에너지의 관계를 통해 같은 단위로 적힙니다. 입자의 정지 질량은 전자볼트를 빛 속력의 제곱으로 나눈 꼴로 주어지지만, 물리학자들은 보통 그 나눗수를 빼고 전자는 511 킬로전자볼트라고 말해 버립니다. 같은 약속에 따라 힉스 보손은 125 기가전자볼트입니다.

반도체 공학은 이 단위에 기대고 있습니다. 어떤 물질이 전기와 빛에 대해 어떻게 굴지를 정하는 띠틈은 전자볼트로 나타낸 에너지입니다. 규소는 약 1.1, 질화갈륨은 3.4 이며, 이 하나의 숫자가 그 소자가 태양전지가 될지, 트랜지스터가 될지, 파란빛 발광 다이오드가 될지를 정합니다.

천문학은 에너지가 높은 광자에 대해 이 약속을 물려받았습니다. 그래서 감마선 망원경은 관측 결과를 파장이 아니라 기가전자볼트와 테라전자볼트로 알립니다.

입자 가속기는 이르는 에너지를 따라 이름이 붙으며, 그래서 그 이름이 접두어를 좇습니다. 1932 년에 처음으로 원자핵을 쪼갠 콕크로프트와 월턴의 장치는 몇백 킬로전자볼트로 일했습니다. 1950 년대의 베바트론은 십억 자리에 이르러 반양성자를 찾아냈습니다. 그리고 대형 강입자 충돌기는 양성자를 저마다 6.8 테라전자볼트까지 끌어올립니다. 우주선은 이 모두를 견주게 합니다. 10 의 스무 제곱 전자볼트에 이르는 에너지로 날아들어, 어떤 장치가 만들 수 있는 양의 몇천만 곱절이기 때문입니다. 다만 그런 알갱이는 1 제곱킬로미터마다 한 세기에 겨우 몇 개만 지구에 닿습니다.

1 전자볼트는 약 1.602 곱하기 10 의 마이너스 19 제곱 줄, 약 3.83 곱하기 10 의 마이너스 20 제곱 칼로리와 같습니다.

테라줄(TJ)에 대하여

테라줄은 1000 기가줄, 곧 1 조 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 TJ 입니다. 나라가 제 에너지를 셈할 때 쓰는 단위이며, 공학 목록보다 공식 통계에 훨씬 자주 나타납니다. 기계가 아니라 한 고을의 한 해 소비에 맞추어 크기를 잡았기 때문입니다.

국제적인 에너지 회계가 이 단위로 돌아갑니다. 국제에너지기구는 나라별 에너지 수급을 테라줄로 펴내고, 국제연합 기후 체제에 내는 온실가스 목록도 연료 사용량을 같은 단위로 보고합니다. 배출 계수도 거기에 맞추어 적힙니다. 천연가스를 1 테라줄 태우면 이산화탄소가 약 56 톤, 경유는 약 74 톤, 무연탄은 약 95 톤 나옵니다. 이로써 에너지 수치가 곧바로 배출 수치가 됩니다.

발전도 여기서 이야기됩니다. 3 메가와트짜리 풍력 발전기는 현실적인 이용률로 한 해에 약 33 테라줄을 만듭니다. 큰 배 한 척 분량의 액화천연가스 화물은 3800 테라줄 가까이를 품고 있어서, 한 번의 수송으로 작은 나라의 가스 수요를 몇 주 감당할 수 있습니다. 반면 계통 규모의 전지는 아직도 1 테라줄의 몇 분의 일이라는 단위로 재어집니다.

파괴의 에너지도 이 눈금에 닿습니다. TNT 1 킬로톤은 정확히 4.184 테라줄이므로, 히로시마에 떨어진 폭탄은 약 63 테라줄을 내놓았습니다. 규모 5 의 지진은 약 2 테라줄의 지진파 에너지를 내보내고, 규모가 한 단 오를 때마다 그 양은 약 32 배가 됩니다. 규모 7 의 지진이 규모 5 의 1000 배가 되는 까닭이 그것입니다.

이 단위는 에너지를 이야기하는 방식의 경계도 표시합니다. 그 아래에서 양은 건물과 차량과 기기의 것이고, 다투는 주제는 효율입니다. 그 자리와 그 위에서 양은 정책의 것이 됩니다. 연료 수입, 지원 제도, 배출 목표, 계통 계획입니다. 재는 물리는 같지만, 테라줄은 대화가 기술이기를 그치고 정치가 되는 자리입니다.

테라줄 위로 사다리는 나라의 부문 전체에 쓰는 페타줄로, 다시 세계 합계에 쓰는 엑사줄로 이어집니다. 세계의 1 차 에너지 소비는 한 해 600 엑사줄을 웃돕니다. 이 사다리를 아래로 되읽는 일은 그때마다 소수점을 세 자리 옮기는 것뿐입니다.

1 테라줄은 1 조 줄, 약 277.8 메가와트시, 약 239 기가칼로리와 같습니다.