길거리 가로등, 우리 집 욕실 스위치, 내 손의 스마트폰…. 우리는 늘 전기와 함께 산다. 그러니 전기를 얻는 게 쉬운 일 같지만 그렇지 않다. 전기를 얻으려면 상당한 노력이 필요하다. 왜냐하면 전기는 ‘2차 에너지’이기 때문이다. 2차 에너지라니, 그렇다면 ‘1차 에너지’도 있다는 얘긴데….
1차 에너지는 태양열, 풍력, 석유, 석탄처럼 자연에서 직접 얻을 수 있는 에너지를 뜻한다. 2차 에너지는 1차 에너지를 가공해서 만들어내는 에너지다. 하늘에서 내리치는 번개를 모아서 전기를 쓰는 게 아니니, 우리에게 필요한 전기를 얻기 위해서는 1차 에너지를 변환하는 수밖에 없다.
1차 에너지를 활용해 전기를 만들어내는 방법은 다양하다. 먼저 태양광발전을 보자. 이름 그대로 태양전지를 이용해 태양광을 전기로 바꾸는 방법이다. 태양광 발전 패널 속에 있는 태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환해준다. 풍력발전은 공기가 움직이며(바람) 생기는 운동에너지를 이용, 모터를 돌려 전력을 얻는다. 수력발전을 할 때는 일부러 물을 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어뜨리는데, 이 낙차 때문에 발생하는 위치에너지를 거대한 선풍기 날개처럼 생긴 터빈이 돌아가면서 운동에너지로 바꿔 전기를 만든다.
이 밖에 우리에게 익숙한 화력발전, 원자력발전, 태양열 발전 등은 열에너지와 운동에너지를 함께 이용해 발전하는 방식이다. 쉬운 이해를 위해 석탄화력발전소의 발전 원리를 보자. 우선 석탄을 보일러에 넣고 연소시키는데, 이때 관을 통해 물을 흘려보낸다. 그러면 보일러의 열기 때문에 물이 고압증기로 변한다. 이 증기의 압력을 터빈을 회전시키고, 터빈의 운동에너지는 발전기에서 전기에너지로 전환된다. 원자력발전, 태양열 발전도 마찬가지로 핵분열 및 태양열 흡수로 열에너지를 모아 운동에너지로 변환한 뒤 전기를 만든다.