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1. 개요
1. 개요
熱效率 / Thermal efficiency / [math(\eta_{\sf carnot})]열역학에서 열이 일을 해준 것에 대한 일률을 일컫는다. 기체에 열을 가하면 일부는 내부 에너지로 전환되고 일부는 열이 일로 전환된다. 이때 가해준 전체 열량 중 기체에 흡수된 열량의 비를 의미한다. 열 그 자체가 목적인 전열장치를 제외하고[1] 열효율이 100%인 장치는 이 세상에 없다. 왜냐하면 열이 모두 일로 전환되지 않고 내부 에너지로도 전환이 되기 때문이다.
실제 자동차의 열효율은 연료가 연소할 때 발생하는 열에너지 중 바퀴를 스스로 굴리는 동력을 쓰는데 사용되는 에너지는 20~30%만 엔진에 공급되고, 나머지는 거의 대부분 배기가스로 배출되거나 냉각수에 빼앗겨버린다. 덤으로 엔진에서 바퀴로 전달되는 에너지 사이에서 부품들끼리 마찰이 일어나 손실된 에너지가 생긴다. 자동차는 열효율이 낮을수록 화석 연료를 더 많이 소모하여 이산화탄소를 비롯한 온실가스가 많이 배출되어 환경 문제를 유발한다. 반대로 열효율이 높을수록 화석 연료를 절약하여 온실가스를 거의 배출하지 않으므로 환경 문제를 해결하는데 도움이 될 수 있으며, 이렇게 에너지 효율을 높인 차량이 바로 하이브리드 자동차다. 엔진, 배터리, 전기 모터를 이용하여 운행 중 버려지는 에너지를 다시 전기 에너지로 전환 후 배터리에 저장하여 다시 사용하기에 에너지효율이 더 높다.
보통 열효율은 생각보다 크지 않고 열효율을 1% 올리는 데도 많은 기술력이 요구된다. 해서 보통 50%도 안 되는 게 현실이다. 실제로 가솔린 엔진의 평균적인 열효율은 약 38%, 디젤 엔진의 열효율은 평균 약 43%이다. 2017년 도요타에서 개발했다는 가솔린 엔진도 41%에 그치는 선이다.# 이 외에 화력 발전소의 일반적인 열효율은 33~48%, 세포호흡의 열효율은 약 34%이다.
다만 최근에 프랑스의 전력공사에서 이미 복합열기관으로 62.22% 효율(net efficiency) 을 달성했고, 65%도 바라보고 있다. https://www.power-eng.com/gas/ge-powered-plant-awarded-world-record-efficiency-by-guinness/,https://www.ge.com/gas-power/resources/articles/2016/power-plant-efficiency-record,https://www.gereports.kr/heat-ceramics-may-hottest-new-material-engineers/ 고온도 충분히 견딜 수 있는 세라믹 복합소재와 같은 재료가 상용화 되었고, 설계관련 노하우도 이미 많이 쌓였기 때문이다. 단일 열기관, 전통적인 재료로는 효율을 50% 넘기 힘들다는 정도로만 알아두자.
[1] 그래서 전열도구에는 열효율을 안쓴다.