SCIENCE 3D | 화력 발전소

무슨 일이 일어났나

화력 발전소는 보일러에서 연료를 태워 열교환기로 뜨거운 물과 증기를 만들고, 증기가 터빈을, 터빈이 발전기를 돌려 전기를 만듭니다(미국 에너지정보청).

미국 에너지정보청은 전기 1 kWh 에 연료 열 10,500 Btu 가 들면 효율이 33 %, 7,500 Btu 면 45 % 라고 적습니다. 시뮬레이터에서 연료 열 1 kWh(3.60 MJ)를 넣으면 33 % 일 때 전기 1.19 MJ · 버려지는 열 2.41 MJ 이고, 45 % 면 전기 1.62 MJ 입니다.

2025 년 미국 평균으로 석탄 발전은 전기 1 J 마다 연료 열 약 3.12 J, 천연가스 발전은 약 2.28 J 을 썼습니다.

2022 년 미국 발전량 가운데 증기 터빈 발전소가 약 42 %, 가스 터빈과 증기 터빈을 함께 쓰는 복합 화력이 약 34 % 를 맡았습니다.

📸 진짜 모습

미국 노스다코타주의 석탄 화력 발전소입니다 — 미주리강 물을 끌어와 발전소를 식히는 데 씁니다.
출처: USGS / Joel M. Galloway · 퍼블릭 도메인 · USGS 원본 ↗

💡 생활 속 예시

발전소 냉각탑 위로 피어오르는 흰 구름은, 전기로 바꾸지 못한 열을 식히며 생긴 수증기 방울입니다.
집에서 전기 1 kWh 를 쓰면, 효율 33 % 발전소에서는 연료 열 약 3 kWh 를 태운 셈입니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

보일러 · 열교환기 — 연료를 태운 열로 물을 데워 높은 압력의 증기를 만듭니다.
증기 터빈 — 증기가 날개를 밀어 축을 빠르게 돌립니다.
발전기 — 터빈 축이 코일과 자석을 돌려 전기를 만듭니다.
복수기(응축기) · 냉각탑 — 터빈을 지난 증기를 식혀 물로 되돌리고, 남은 열을 바깥으로 버립니다.
변압기 — 만든 전기의 전압을 높여 송전선으로 보냅니다.

보일러에서 석탄이나 가스를 태워 물을 증기로 바꿉니다.
높은 압력의 증기가 터빈을 돌리고, 터빈이 발전기를 돌립니다.
터빈을 지난 증기는 복수기에서 식어 물이 되고, 보일러로 돌아갑니다.
변압기가 전압을 높여 전기를 송전망으로 내보냅니다.

확인된 값

증기 터빈 발전 — 보일러에서 연료를 태워 열교환기로 뜨거운 물과 증기를 만든다: boiler heat exchanger 출처
증기가 터빈을 돌리고 터빈이 발전기를 돌린다: steam → turbine → generator 출처
2022 미국 발전량 가운데 증기 터빈의 몫 — 약 42 %: 42 % 출처
2022 미국 발전량 가운데 복합 화력(가스 터빈 + 증기 터빈)의 몫 — 약 34 %: 34 % 출처
열소비율 10,500 Btu/kWh (전기 1 J 에 연료 열 약 3.08 J) 이면 효율 33 %: 33 % 출처
열소비율 7,500 Btu/kWh (전기 1 J 에 연료 열 약 2.20 J) 이면 효율 45 %: 45 % 출처
2025 미국 석탄 발전 평균 열소비율 10,647 Btu/kWh — 전기 1 J 마다 연료 열 약 3.12 J (효율 약 32 %): 3.12 J/J 출처
2025 미국 천연가스 발전 평균 열소비율 7,781 Btu/kWh — 전기 1 J 마다 연료 열 약 2.28 J (효율 약 44 %): 2.28 J/J 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 통합과학2 · 환경과 에너지 [10통과2-02-05]
잉글랜드 · KS4 Physics: Energy
호주 v9 · AC9S9U05

출처

https://www.eia.gov/energyexplained/electricity/how-electricity-is-generated.php(확인 2026-11-12)
https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=107&t=3(확인 2026-11-12)
https://www.eia.gov/electricity/annual/html/epa_08_01.html(확인 2026-11-12)

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