SCIENCE 3D | 무게당 담긴 에너지 (에너지 밀도)

무슨 일이 일어났나

에너지 밀도는 연료나 전지 1 kg(무게당) 또는 1 L(부피당)에 담긴 에너지입니다. 같은 일을 하려면 에너지 밀도가 작은 쪽을 더 많이, 더 크게 실어야 합니다.

시뮬레이터 척도 막대(가운데 10.0 MJ)에서 전기차 리튬 이온 전지 묶음 1 L 는 1.62 MJ, 휘발유 1 L 는 31.2 MJ, 경유 1 L 는 35.8 MJ 자리에 찍힙니다(미국 에너지부 값).

수소는 1 kg 에 약 120 MJ 로 무게당 에너지가 모든 연료 가운데 가장 크지만, 부피당 에너지는 아주 작아 담을 통이 커집니다(미국 에너지부).

리튬 이온 전지 묶음의 부피당 에너지는 2008 년 0.198 MJ/L(55 Wh/L)에서 2020 년 1.62 MJ/L(450 Wh/L)로 약 8 배 늘었지만, 아직 휘발유의 약 19 분의 1 입니다.

💡 생활 속 예시

자동차 연료 탱크가 작아도 먼 길을 가는 것은, 휘발유 1 L 에 31.2 MJ 가 담겨 같은 부피의 전지보다 훨씬 많은 에너지를 싣기 때문입니다.
수소차가 휘발유 차보다 훨씬 큰 연료 통을 싣는 것은, 수소가 무게당 에너지는 크지만 부피당 에너지가 아주 작아서입니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

수소는 어떤 연료보다 에너지가 많으니, 담는 통도 작아도 된다.
미국 에너지부에 따르면 수소는 무게당 에너지가 모든 연료 가운데 가장 크지만, 부피당 에너지(에너지 밀도)는 아주 작습니다. 그래서 같은 에너지를 담으려면 큰 통이 필요합니다. 출처

누가 왜 찾았나

미국 에너지부 자료에 따르면 리튬 이온 전지 묶음 1 L 에 담기는 에너지는 2008 년 55 Wh 에서 2020 년 450 Wh 로 약 8 배 커졌습니다. 에너지부는 휘발유만큼 에너지를 담는 전지를 «오래 바라 온 목표» 라고 적고, 연구 중인 리튬-공기 전지 설계는 1 kg 에 1,200 Wh(4.32 MJ)까지 닿을 수 있다고 봅니다.

확인된 값

수소 1 kg 의 에너지(낮은 발열량) — 약 119.9 MJ/kg (원문 33.3 kWh/kg): 119.9 MJ/kg 출처
휘발유(E10) 1 L 의 에너지(낮은 발열량) — 31.25~32.36 MJ/L (원문 112,114~116,090 Btu/gal): 31.25–32.36 MJ/L 출처
저유황 경유 1 L 의 에너지(낮은 발열량) — 약 35.81 MJ/L (원문 128,488 Btu/gal): 35.81 MJ/L 출처
수소는 무게당 에너지가 모든 연료 가운데 가장 크다: highest energy per mass 출처
그러나 수소는 부피당 에너지가 아주 작다: low energy per volume 출처
리튬 이온 전지의 부피당 에너지 2008 — 0.198 MJ/L (55 Wh/L): 0.198 MJ/L 출처
리튬 이온 전지의 부피당 에너지 2020 — 1.62 MJ/L (450 Wh/L): 1.62 MJ/L 출처
연구 중인 리튬-공기 전지 설계가 앞으로 닿을 수 있다고 본 무게당 에너지 — 4.32 MJ/kg (1,200 Wh/kg): 4.32 MJ/kg 출처
휘발유만큼 에너지를 담는 전지는 전지 연구가 오래 바라 온 목표다(미국 에너지부): comparable to gasoline 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 통합과학2 · 환경과 에너지
잉글랜드 · KS3 Physics: Calculation of fuel uses and costs in the domestic context
일본 · 中学校第1分野 (7) 科学技術と人間

출처

https://afdc.energy.gov/fuels/properties(확인 2026-11-12)
https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-storage(확인 2026-11-12)
https://www.energy.gov/cmei/vehicles/articles/fotw-1234-april-18-2022-volumetric-energy-density-lithium-ion-batteries(확인 2026-11-12)
https://www.energy.gov/science/bes/articles/innovative-lithium-air-battery-design-poised-increase-energy-storage(확인 2026-11-12)

무게당 담긴 에너지 (에너지 밀도)