[총 정리] 에너지 단위 설명! MMBTU , TOE , 배럴, 갤런 등
최근 유가와 관련된 기사들이 많이 보이고 있습니다. 그래프를 보면 가격이 실시간으로 변동하는 것을 확인할 수 있는데, 단위를 보면 이게 어느 정도 오르고 감소하는지 이해하기 쉽지 않습니다. 그 이유 중 하나가 바로 에너지 분야에서 쓰는 단위가 다 다르기 때문입니다. 이 글에서는 각 단위에 대해 상세히 정리해드리겠습니다. 해당 분야의 단위에 익숙해지면, 시장의 변화를 더욱 정확하게 파악하고 대응할 수 있을 것입니다.
에너지 단위(부피, 무게)
부피 단위
에너지원의 부피 측정에는 리터뿐만 아니라 우리에게 익숙하지 않은 배럴(bbl)과 갤런(gal), 그리고 천연가스용으로 cbm이 많이 쓰입니다.
배럴은 원유의 부피를 측정할 때 사용되며, 약 159리터의 용량에 해당합니다. 갤런도 마찬가지로 원유의 부피를 측정하는 데 사용되며, 1갤런은 약 3.8리터입니다. 또한, 천연가스를 측정할 때는 cbm이 자주 사용됩니다. cbm은 cubic meter의 약자로, 1m x 1m x 1m 크기의 공간을 가득 채운 1,000리터의 부피를 나타냅니다. 따라서 1cbm은 6.29배럴, 264.2갤런, 1,000리터에 해당합니다. 이처럼 측정 단위는 측정 대상에 따라 다양하게 사용되며, 각각의 단위를 이해하는 것이 중요합니다.
각 단위 간의 환산은 다음과 같습니다.
- 1배럴 (bbl) = 41.976939갤런 (gal) = 159리터 (L) = 0.159cbm
- 1갤런 (gal) = 0.023823배럴 (bbl) = 3.785리터 (L) = 0.0038cbm
- 1cbm = 6.293266배럴 (bbl) = 264.172052갤런 (gal) = 1,000리터 (L)
무게 단위와 밀도(비중)
부피가 동일하더라도, 그 안에 들어있는 물질에 따라 무게가 달라질 수 있습니다. 이것은 바로 밀도(비중)의 차이 때문입니다. 리터(L)와 킬로그램(kg)은 서로 다른 물리적인 단위이기 때문에 직접적인 환산이 불가능합니다. 그러나 밀도(density)를 이용하여 두 단위 간의 환산을 할 수 있습니다.
- 리터(L)를 킬로그램(kg)으로 환산하는 공식: 물질의 부피(L) x 물질의 밀도(kg/L) = 물질의 질량(kg)
- 킬로그램(kg)을 리터(L)으로 환산하는 공식: 물질의 질량(kg) / 물질의 밀도(kg/L) = 물질의 부피(L)
물의 밀도는 1g/mL 또는 1kg/L이기 때문에, 1,000kg의 물은 1,000L과 같습니다. 하지만 다른 물질의 밀도는 다를 수 있습니다.
원유의 밀도는 종류에 따라 다르지만 대체로 0.8g/mL ~ 0.9g/mL 범위 내에 있습니다. 생산지, 온도, 압력 등의 조건에 따라 달라집니다. 따라서 1L의 원유는 대략 0.8kg ~ 0.9kg 정도가 되며 밀도가 0.85kg/L라고 가정을 한다고 하면 위 공식에 따라 1톤에 해당하는 원유의 부피는 1,176L 입니다. 반면에 액화천연가스(LNG)의 밀도는 매우 낮아서 약 0.41g/mL 정도입니다. 이 경우 1L의 LNG는 대략 0.41kg 정도가 되며, 1톤에 해당하는 LNG의 부피는 약 2,439L가 되는 것이죠. 이를 cbm으로 환산하게 되면 2,439 cbm이 되는 것입니다.
따라서, 단위 환산을 위해서는 물질의 밀도를 알아야 합니다. 밀도를 알고 있다면 위와 같은 방법으로 환산할 수 있습니다.
에너지 단위: 열량
열량을 측정하는 데에는 BTU(British Thermal Unit)와 칼로리(cal) 단위가 사용됩니다.
BTU (British Thermal Unit), MMBTU(Million British Thermal Unit)
BTU는 영국에서 사용되던 열량 단위로, 대기압 하에서 1파운드(pound)의 물을 1°F(화씨)만큼 올리는 데 필요한 열량입니다. 즉, 1 BTU는 대기압 하에서 1파운드의 물을 60.5°F에서 61.5°F로 올리는 데 필요한 열량과 같습니다. 1파운드는 대략 453.6g이며, 이는 500ml 페트병에 남은 물의 양과 비슷합니다. 또한, 화씨-섭씨 변환 공식을 적용하여, 500ml의 물을 15.83℃에서 16.39℃로 약 0.56℃ 올리는 데 필요한 열량이 1BTU임을 알 수 있습니다.
- 화씨(℉) = (섭씨(℃) × 1.8) + 32
- 섭씨(℃) = (화씨(℉) – 32) / 1.8
MMBTU는 BTU의 천배인 1,000,000 BTU를 의미합니다. MMBTU는 일반적으로 천연가스, 석탄 등의 화석 연료의 열량을 측정할 때 사용됩니다. 예를 들어, 천연가스 1Mcf(Million cubic feet)는 약 1MMBTU의 열량을 발생시킵니다.
칼로리 (cal)
반면에 칼로리(cal)는 열량 단위 중 하나로, 1기압에서 물 1g을 1°C(섭씨)만큼 올리는 데 필요한 열량입니다. 즉, 1 cal은 1기압에서 물 1g을 14.5°C에서 15.5°C로 올리는 데 필요한 열량과 같습니다. 1BTU와 1칼로리 간의 환산은 다음과 같습니다.
- 1BTU = 252칼로리 (cal)
에너지원별 열량 환산
에너지원들 간의 비교는 단위가 서로 다르기 때문에 어렵습니다. 에너지원들은 각각 발열량이 다르기 때문입니다. 석유만 봐도, LPG, 휘발유, 등유, 경유 등이 있으며, 각 발열량도 상이합니다.
TOE (Ton of oil Equivalent)
하지만, 이러한 문제를 해결하기 위해 TOE(Ton of oil Equivalent)가 고안되었습니다. TOE는 각 에너지원의 발열량을 석유의 발열량으로 환산하여, 열량을 기준으로 비교하기 위한 단위입니다. TOE는 에너지 원별 열량을 환산하는 데 사용되는 단위로, 1톤의 원유가 발생시키는 열량과 동일한 열량을 의미합니다. 이를 통해 다양한 에너지원의 열량을 비교할 수 있습니다. 각 에너지원의 열량은 다음과 같습니다.
TOE는 석유 1톤을 연소시켰을 때의 발열량으로, 1,000만kcal(1kcal=1,000cal)을 의미합니다. 원유, 천연가스, 석탄 등의 에너지원들은 각각의 특성이 다르기 때문에, 이를 통합하기 어렵습니다.따라서, 석유의 무게(1톤)를 기준으로 삼아 각 에너지원의 발열량을 비교하는 것이 일반적입니다.
현재 열량 환산기준에 따르면, LNG는 1.3TOE(13,000,000kcal)입니다. 즉, 같은 1톤을 기준으로 한다면, LNG는 원유의 1.3배의 발열량을 가지는 것입니다. 이처럼, TOE는 서로 다른 에너지원들을 비교하기 위해 고안된 유용한 단위입니다.
에너지원 열량 비교 방법
지금은 각기 다른 에너지원의 열량을 비교할 수 있는 방법이 있습니다.
원유를 예로 들어보면, 약 0.85kg/L의 밀도를 갖는 원유를 1톤으로 가정했을 때, 1,176L 또는 7.4배럴이 됩니다. 이를 기준으로 원유 1배럴은 1,351,351kcal의 열량을 갖는 것으로 나타났습니다. 마찬가지로, 1배럴은 42갤런이기 때문에, 원유 1갤런은 32,175kcal의 열량을 갖는 것입니다.
천연가스도 마찬가지입니다. LNG의 밀도를 0.41kg/L로 가정했을 때 1톤의 무게에 해당되는 LNG의 양은 2,439L 또는 2.439cbm이 됩니다. 앞서 확인한 바와 같이, LNG 1톤의 열량은 13,000,000kcal입니다. 따라서, LNG 1톤은 2.439cbm 또는 13,000,000kcal의 열량을 가지며, LNG 1cbm의 열량은 5,330,053kcal로 계산됩니다.
이러한 계산을 BTU로 환산하면, 1BTU는 0.252kcal이 되므로, LNG 1cbm는 21,151BTU의 열량을 가진다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 1BTU의 열량 단위가 작기 때문에 MMbtu라는 단위가 더 많이 사용되고 있습니다. 앞서 말씀드린 것과 같이 MMbtu는 million BTU의 약자로, 쉽게 100만 BTU입니다. 따라서, LNG 1cbm의 열량은 약 21MMbtu가 됩니다.
- 원유 1배럴 (bbl) : 1,351,351kcal
- 원유 1갤런 (gal) : 32,175kcal
- 천연가스(LNG) 1cbm : 5,330,053kcal = 21,151BTU = 21MMBTU
이러한 환산을 통해 에너지 원별 열량을 쉽게 비교하고, 에너지 가격의 변동을 이해하는 데 도움이 됩니다.
[참고] 에너지 열량 환산기준 (에너지법 시행규칙 [별표])
