와트시에서 마이크로줄(으)로 변환

와트시(Wh)에 대하여

와트시는 1 와트의 일률이 한 시간 동안 흐를 때 건네지는 에너지, 곧 정확히 3600 줄에 해당하는 단위입니다. 기호는 Wh 입니다. 킬로와트시의 잔돈에 해당하며, 에너지의 양이 천 단위로 말하기에는 작은 자리에서 쓰입니다.

주된 텃밭은 전지입니다. 노트북, 전화기, 전동 공구, 휴대용 스피커의 용량은 와트시로 적히고, 기기끼리 견줄 때 뜻을 지니는 것은 이 값입니다. 보통 셀에 인쇄된 두 숫자를 곱한 것이기 때문입니다. 3.7 볼트에 3000 밀리암페어시라고 적힌 전지는 약 11 와트시를 담고 있으며, 암페어시 값만으로는 전압 없이 아무 뜻이 없습니다.

항공 규정이 이 단위를 뜻밖에 널리 알렸습니다. 100 와트시를 넘는 리튬 전지는 항공사의 승인 없이 기내 수하물로 가져갈 수 없고, 160 와트시를 넘으면 여객기에서 아예 금지됩니다. 노트북과 사진기의 전지에 이 값이 인쇄되어 있는 까닭도, 보조 배터리가 문턱값 바로 아래에 오도록 설계되는 까닭도 여기 있습니다.

작은 규모의 발전도 이 단위를 씁니다. 정원등의 태양전지, 주변에서 전력을 거두는 감지기, 자전거 발전기는 킬로와트시가 아니라 하루당 와트시를 만들어 냅니다. 전지 하나로 여러 해를 버티도록 만든 저전력 전자 회로는 밀리와트시로 셈합니다.

이 단위는 킬로와트시가 받는 것과 같은 비판을 함께 받습니다. 국제단위계의 정합적인 일률 단위를 국제단위계 밖의 시간 단위와 엮었기 때문입니다. 엄격히 국제단위계로 말하면 옳은 표현은 3600 줄, 곧 3.6 킬로줄이며 과학 글은 줄을 씁니다. 그 밖의 자리에서는 기기의 정격과 이어지는 실용적인 고리가 이깁니다.

에너지 저장 설비는 가정용 전지부터 계통 규모의 설비까지 같은 출발점에서 킬로와트시와 메가와트시로 층을 올라가므로, 이 무리 전체가 하나의 셈법을 함께 씁니다.

여기서 흔한 헷갈림을 풀어 두는 것이 좋겠습니다. 전지 낱칸은 보통 암페어시나 밀리암페어시로 적히는데, 이는 전하를 재는 것이지 에너지가 아닙니다. 암페어시가 같은 두 낱칸이라도 전압이 다르면 담는 양이 꽤 다릅니다. 암페어시에 공칭 전압을 곱하면 와트시가 나옵니다. 3.85 볼트인 3000 밀리암페어시 전화 낱칸은 약 11.6 와트시를 지닙니다. 기기끼리의 들이 견줌이 와트시로만 뜻을 갖는 까닭이며, 항공사가 한도를 와트시로 정하는 까닭이고, 밀리암페어시로 선전하는 보조 전원이 제 변환 잃음을 세면 그 값만큼 내주지 못하는 까닭입니다.

1 와트시는 3600 줄, 0.001 킬로와트시, 약 0.86 킬로칼로리와 같습니다.

마이크로줄(µJ)에 대하여

마이크로줄은 1 줄의 100 만분의 1, 곧 0.000001 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 µJ 입니다. 작은 생물의 눈금이고, 짧은 레이저 펄스의 눈금이며, 감지기가 깨어날 때 쓰는 전기의 눈금입니다. 도구 없이도 사람이 알아챌 수 있는 일을 아직 설명해 주는, 가장 작은 에너지 단위이기도 합니다.

여기가 곤충이 사는 자리입니다. 0.5 밀리그램짜리 벼룩이 20 센티미터를 뛰는 데 드는 것은 약 1 마이크로줄이고, 수평으로 나는 모기가 지니는 것은 그 4 분의 1 남짓입니다. 1 그램을 0.1 밀리미터 들어 올리는 일도 같습니다. 이런 양이 있어야 이 단위가 몸에 와닿습니다. 원리상 보이지 않는 것이 아니라, 초당 수백만 번 되풀이되지 않는 한 대수롭지 않을 만큼 작을 뿐입니다.

점화에 관한 안전은 이 범위에서 적히고, 그 수치가 장비를 어떻게 만들 수 있는지를 정합니다. 수소와 공기의 혼합기에 불을 붙이는 최소 에너지는 약 17 마이크로줄이며, 대다수 탄화수소 증기는 수백 마이크로줄입니다. 정유소와 곡물 창고와 광산에 쓰이는 본질 안전 기기는 어떤 고장에도 혼합기가 요구하는 양을 넘겨 내놓지 못한다는 것을 보여 인증받습니다. 위험 장소로 갈 회로를 볼트가 아니라 마이크로줄로 살피는 까닭이 여기 있습니다.

펄스 빛을 쓰는 기기는 거의 예외 없이 마이크로줄로 규격이 적힙니다. 차량용 라이다는 몇 마이크로줄짜리 펄스를 초당 수천 번 쏘고, 레이저 각인 장치는 수십에서 수백을 쓰며, 미세 가공용 펨토초 증폭기는 이 범위의 위쪽 끝에 놓입니다. 빔이 무엇을 자르고 무엇을 찍고 어디까지 안전하게 비출 수 있는지를 정하는 것은 펄스 하나의 에너지이며, 평균 출력만으로는 그 물음에 답할 수 없습니다.

저전력 전자회로도 같은 말로 예산을 짭니다. 무선 인식용 수동 꼬리표는 판독기의 전자기장에서 몇 마이크로줄을 거두어 그 안에서 주고받기를 모두 끝내야 합니다. 근거리 무선 알림 한 번은 수십 마이크로줄, 수정 시계의 기계 장치는 초당 약 1 마이크로줄, 깨어나 재고 다시 잠드는 온도 감지기는 10 마이크로줄 아래로도 마칩니다. 그런 기기의 전지 수명은 마이크로줄로 하는 산수입니다.

그 위로는 밀리줄이 이어받고 효과는 기계적이 됩니다. 손에 느껴지는 불꽃, 귀에 들리는 소리, 떨어지는 작은 물건입니다. 그 아래로는 나노줄이 이어받고 효과는 광학적이고 전자적인 것이 됩니다. 마이크로줄은 그 사이의 좁은 띠를 차지하며, 달리 아무것도 나누지 않는 여러 분야가 같은 접두어에서 만나는 까닭이 그것입니다.

1 마이크로줄은 0.000001 줄, 약 6.24 × 10¹² 전자볼트, 약 2.78 × 10⁻¹⁰ 와트시와 같습니다.