개념과 작동 원리
한 단계의 효율은 유용한 출력 에너지를 입력 에너지로 나눈 값입니다. 다음 단계에는 앞 단계의 출력만 전달되는 단순 직렬 사슬을 생각합니다.
효율이 80%인 두 단계를 통과하면 처음의 80% 중 다시 80%가 남습니다. 각 단계가 20%씩 잃는다고 처음 에너지에서 단순히 40%를 빼는 것은 아닙니다.
관계식과 성립 조건
Eout=Einη₁η₂η₃이고 전체 효율도 η₁η₂η₃입니다. 각 단계 손실과 최종 출력을 합하면 최초 입력 에너지와 같아야 합니다.
각 단계 효율이 일정하고 회수되는 열이나 병렬 경로가 없다는 모형입니다. 효율이 높다는 사실만으로 비용이나 환경 영향까지 결정되지는 않습니다.
가상 실험에서 읽을 변화
전체 효율은 각 효율의 곱이에요. 앞 단계에서 잃은 에너지는 다음 단계의 입력에 포함되지 않아요.
독립적인 세 전환 단계와 일정 효율을 가정해요. 회수 열·대기 전력·시간 변화·환경 영향은 생략해요. 효율만으로 기술의 지속 가능성을 판단하지 않아요.
핵심 관계와 기호
Eout = Ein η₁η₂η₃ · ηtotal = η₁η₂η₃
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| ηᵢ | i번째 단계의 효율 | 0~1 |
| Ein, Eout | 전체 입력·유용한 출력 에너지 | J |
예시로 확인하기
세 단계 전체 효율을 구하는 방법은?
세 효율을 비율로 바꾸어 곱해요 · 전체 효율은 각 효율의 곱이에요. 앞 단계에서 잃은 에너지는 다음 단계의 입력에 포함되지 않아요.
자주 헷갈리는 점
- 단계별 효율의 산술 평균은 직렬 에너지 전환의 전체 효율이 아닙니다.