[에너지] 수력발전에 대해 알아보자

수력발전이란

 
수력발전은 1차에너지로서 하천 또는 저수지 등에서 물이 갖는 위치에너지를 수차를 이용해서 기계에너지로 변환하고 다시 이것을 발전기로 전기에너지, 곧 전력으로 변환하는 발전방식의 발전 방식입니다.

1. 수력발전의 원리

여기서 발생하는 출력은 낙차와 수량과의 곱에 비례하므로 우선 발전소 상부의 포장수력에 좌우됩니다. 또한, 이 때의 출력을 늘리기 위해서는 이들의 물을 1개소에 집중하도록 인공적으로 유수를 바꾸고, 또 큰 낙차를 얻을 수 있는 발전지점을 선정해야 합니다.

• 그렇다면 물에서 어떻게 전기를 얻을 수 있을까요? 실제로 수력발전소와 석탄화력발전소는 비슷한 방식으로 전기를 생산합니다. 두 경우 모두 터빈이라고 불리는 프로펠러 같은 부품을 돌리는 데 전원이 사용됩니다.

수력발전소

2. 수력발전소와 석탄화력발전소의 비교

수력발전소와 석탄화력발전소는 비슷한 방식으로 전기를 생산합니다. 두 경우 모두 전원을 사용하여 터빈이라고 하는 프로펠러 모양의 부품을 회전시킨 다음, 전기를 생산하는 모터인 발전기의 금속 샤프트를 회전시킵니다. 석탄 화력 발전소는 증기를 사용하여 터빈 블레이드를 회전시킵니다. 수력 발전소는 떨어지는 물을 사용하여 터빈을 돌립니다. 결과는 동일합니다.

• 일반적인 수력발전소의 형태는 고도가 크게 떨어지는 큰 강에 댐을 건설하는 것입니다 댐은 저수지 뒤에 많은 양의 물을 저장합니다 . 댐 벽의 바닥 근처에는 취수구가 있습니다. 중력으로 인해 댐 내부의 수압대를 통해 떨어지게 됩니다. 수압대 끝에는 움직이는 물에 의해 회전하는 터빈 프로펠러가 있습니다. 터빈의 샤프트는 발전기로 올라가서 전력을 생산합니다. 전력선은 집과 광산에 전기를 공급하는 발전기에 연결됩니다. 물은 프로펠러를 지나 테일레이스를 통해 댐을 지나 강으로 계속 흘러갑니다.
• 수력 터빈은 흐르는 물의 에너지를 기계 에너지로 변환합니다. 수력 발전기는 이 기계 에너지를 전기로 변환합니다. 발전기의 작동은 다음과 같은 원리에 기초합니다. 패러데이는 자석이 도체를 지나갈 때 전기가 흐르게 된다는 사실을 발견했습니다. 대형 발전기에서는 자석 강철 적층판을 감은 와이어 루프를 통해 직류 전류를 순환시켜 전자석을 만듭니다. 이를 장이라고 합니다. 회전자는 터빈 샤프트에 부착되어 고정된 속도로 회전합니다. 회전자가 회전하면 계자 극(전자석)이 터빈 샤프트에 장착된 도체를 지나 이동하게 됩니다. 고정자. 이로 인해 전기가 흐르고 발전기 출력 단자에 전압이 발생합니다.

3. 수력발전소의 분류

수력발전소는 취수방법, 운용방법에 따라 여러가지로 분류됩니다. 먼저 취수방법에 따라 수로식, 댐식 등으로 분류될 수 있습니다.

• 수로식 발전소는 하천 내의 구간에서 하천의 경사가 급해서 가장 큰 낙차를 얻을 수 있는 지점을 찾아서 이용하는 방식으로서 하천의 중상류부에서 경사가 급하고 굴곡된 곳을 짧은 수로로 연결함으로써 원래의 유로를 바꾸어서 높은 낙차를 얻는 발전소 입니다. 우리나라에서는 북한강 상류에 있는 화천 발전소 및 대관령 고원지대에서 동해안까지 지하처널로 연결한 강릉 수력 발전소가 이러한 수로식 발전소의 대표 예입니다.
• 댐식 발전소는 하천을 가로질러 높은 댐을 쌓아 댐 상류 측의 수위를 높여서 하류측과의 사이에 인공적인 낙차를 얻어 이 낙차를 이용해서 발전하는 발전소입니다. 댐 수로실 발전소는 댐식과 수로식을 병용한 것으로서 댐으로 얻어지 낙차의 하류부의 경사에 의한 낙차를 함께 이용하는 발전소입니다. 이 경우 수로는 댐의 이용수위보다 낮은 표고를 통과시키므로 압력수로로 되고 압력수로 말단에는 서지탱크를 설치하게 됩니다.

3. 양수발전소

전기 수요는 "평탄"하지도 않고 일정하지도 않습니다. 수요는 낮 동안 증가하고 감소하며, 밤에는 가정, 기업 및 기타 시설에서 전력 수요가 줄어듭니다. 예를 들어, 더운 8월 주말 오후 5시에는 수백만 대의 에어컨을 가동하기 위한 엄청난 양의 전기 수요가 있을 것으로 예상됩니다. 하지만 12시간 후 오전 5시의 전기수요는그렇게 많지는 않습니다. 수력 발전소는 화석 연료나 원자력 발전소보다 단기간 동안 최대 전력 수요를 충족하는 데 더 효율적이며, 이를 수행하는 한 가지 방법은 동일한 물을 두 번 이상 재사용하는 "양수 저장 장치"를 사용하는 것입니다.

• 양수저장은 중기 등 고객의 에너지 수요가 낮은 시간에 이미 터빈을 통해 흘러온 물을 발전소 위의 저장수조로 펌핑하여 피크 기간의 전력 수요에 대비해 물을 비축해 두는 방식입니다. 그런 다음 수요가 높고 시스템에 무거운 부하가 가해질 때 물은 터빈 발전기를 통해 다시 흐를 수 있습니다.
• 저수지는 수요가 적을 때 물의 형태로 전력을 저장하고 일일 및 계절성 피크 기간 동안 최대 전력을 생산하는 배터리와 매우 유사한 역할을 합니다. 양수식 저장장치의 장점은 수력 발전 장치가 신속하게 가동되고 생산량을 신속하게 조정할 수 있다는 것입니다. 한 시간 또는 몇 시간 동안 사용하면 효율적으로 작동합니다. 양수저수지는 상대적으로 작기 때문에 기존 수력발전 시설에 비해 건설 비용이 일반적으로 저렴합니다.

 

같이가치업의 생각
부존자원이 없는 우리나라에 수력자원은 매우 소중한 존재입니다.
환경파괴를 최소화 하면서 수력발전을 활용할 수 있는 방안에 대해 지속적인 연구가 필요할 것 같습니다.