[스크랩] 발전소원리

1. 화력발전

  석탄·석유·가스 등의 연소에 의한 열에너지를 원동기에 의해 기계적 에너지로 바꾸고 다시 발전기를 작동시켜 전기에너지로 변환시키는 것 또는 그 설비. 사용하는 원동기 종류에 따라 보일러와 증기터빈을 쓰는 기력발전(汽力發電), 디젤기관 등의 내연기관을 쓰는 내연력발전, 가스터빈을 쓰는 가스터빈발전, 가스터빈과 증기터빈의 조합에 의한 콤바인드사이클발전 등으로 나뉜다. 그 가운데 기력발전은 열효율이 높고 대출력에 알맞아 사업용 화력발전에 가장 널리 쓰인다

  화력발전은 수력발전에 비해, 단기간 안에 원하는 장소에 설치할 수 있다는 장점이 있지만, 화석연료를 사용하므로 연료 자원의 고갈과 대기 및 수질 오염을 일으키는 단점이 있다

 

 

그 외에 밀물과 썰물의 차이를 이용한 조력 발전, 땅속의 지열을 이용한 발전,  바람을 이용한 풍력 발전, 태양열 발전 등 많은 부분이 연구, 실용화 되고 있다.



 

2. 원자력 발전

 

  핵분열반응에 의해 발생한 에너지를 이용하는 발전. 현재의 원자력발전소는 화력발전소의 보일러 부분을 원자로로 대체하고 이것에 방사성폐기물 처리시설 등을 설치함으로써 구성되어 있다. 이와 같이 원자력발전은 기존의 화력발전 기술을 대폭적으로 수용함으로써 단기간에 실용화되었으며 대형화되고 있다.

  한기의 발전소로 대량의 전기를 얻을 수 있으나 건설비용과 시간이 많이 들고 한번 가동하면 정지시키기 어려우며 방사성폐기물의 최종적 처리와 함께 많은 기술적 문제를 갖고 있다

 



 


 

3. 수력 발전

 

   ⑴ 수로식:하천의 한 지점에서 흐르는 물을 끌어들여 잔잔하고 긴 수로를 만들고 그 하천의 경사를 이용하여 낙차를 생기게 하고, 그 낙차에 의해 발전하는 방식이다.

   ⑵ 댐식:하천에 댐을 만들고 하류와의 사이에 낙차를 이용해 발전하는 방식이다.

 

   ⑶ 댐수로식:댐식과 수로식을 혼합하여 낙차를 만들어 발전하는 방식이다.


   ⑷ 양수식:발전소 지점보다 높은 곳에 인공댐을 만들거나 또는 천연호소를 이용하여 심야의 남은 화력·원자력을 이용해 펌프운전을 해서 이 윗부분에 있는 연못에 물을 퍼올리고, 낮 동안 작업량이 가장 많을 때 물을 떨어뜨려 발전하는 방식이다. 그 밖의 방식으로서는 한 유역에 모인 하천유량을 다른 유역의 하천으로 낙수하여 발전하는 소위 유역변경 방법도 있다. 또 수력발전을 하천유량의 사용방법이라는 관점에서 분류하면 다음 3가지가 된다

 




 

  수력 발전은 오염물질의 배출이 없고 자원이 들지 않으므로 한번 건설하면 지속적으로 전력을 얻을 수 있으니 그 시설에 비해 발전량이 많이 부족하고 댐 건설로 인한 환경에 악영향은 물론  건설에 비용과 시간이 많이 드는 단점이 있다.

1. 화력발전소


- 발전소를 건설하는 비용이 싸다.
- 지형적인 요소(수력발전소는 강이 있어야되고, 원자력발전소는 냉각수를 쉽게 얻을 수 는 해안지역등)
에 제약받지 않고 건설할 수 있다.


- 전기를 생산하기 위한 에너지를 화석에너지를 사용함으로써, 엄청난 공해(매연)을 발생시킨다.
- 화석에너지가 점차 고갈되어가고 있으므로, 언젠가는 더 이상의 발전이 불가능해 진다.
- 화석에너지의 고갈에 따른, 가격 상승으로 인하여, 전기의 생산단가가 계속적으로 올라간다.
- 화석에너지의 대부분을 수입에 의존하는 한국에서는 화석에너지를 안정적으로 공급받기 어렵다.


- 더 이상의 대규모화력발전소 건설은 이루어 지지 않을 전망이다.
- 그러나, 소규모 외딴 지역을 위한, 건설은 가능하나, 이 경우에도, 화석에너지의 수급때문에
많이 확대될것 같지 않으며, 점차적으로 소멸될 것으로 예상된다.


2. 원자력발전소


- 상대적으로 적은 양의 에너지(우라늄 등)으로 막대한 양의 전기에너지를 생산한다.
- 우라늄 등의 에너지도 한정되어 있으나, 현재까지는 거의 무한대로 사용할 수 있다.
- 화석에너지보다 훨씬 적은 양의 공해를 유발한다.(그러나, 방사선 오염등은 다른 이야기임)


- 다른 발전소에 비해 상대적으로 안정적이지만, 한번의 실수로 대규모 피해가 발생한다.
- 발전소 운영에 따라, 어쩔수 없이 발생하는 의 영구처리가 힘들다.


- 현재는 우라늄 등을 이용한 에 따른 에너지를 얻고 있지만, 향후로는 수소를 이용한
에 의한 발전소로 대체될 것이다.
- 의 원료로 쓰이는 수소는 바다에서 거의 무한대에 가까이 얻을 수 있으므로, 미래의
에너지로 각광받고 있으나, 아직은 기술적으로 해결해야 할 문제가 많아서, 상용화는 좀 더
시간이 지나야 가능할 것이다.

3. 수력 발전소


- 전기에너지를 발생시키는 에너지원(수력)에 별도의 비용이 들지 않는다.
- 공해가 전혀 발생하지 않는다.


- 수력발전소를 건설할 수 있는 지형이 한정적이다.
- 초기 건설에 막대한 비용이 들어간다.


- 중국의 경우, 양자강을 막은 을 건설중에 있으며, 이는 무공해 세계 최대 발전 용량이
될것으로 예상된다.
- 하지만, 거대한 강과, 일정량 이상의 강우량이 보장되어야하므로, 에서는 더 이상의
대규모 수력발전소의 건설은 힘들 것으로 예상된다.




위의 상황에서, 현재 우리나라는 가 가장 많은 전기에너지를 생산하고 있으며,
일부 지역에서는 , 등을 세우고 있다. 그러나,
당분간은 를 축으로 하는 전기에너지 공급정책이 유지될 것으로 예상된다.

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만약 님이 수력발전에 대해서만 알고 싶다면 아래 글을 참조하세요.......
수력발전의 현재와 전망

세계 에너지원의 구성을 보면 총생산량의 40%가 석탄이고, 다음으로 석유, 가스가 24%, 수력이 18.5%, 나머지는 원자력 등으로 되어있다. 수력은 환경적으로 깨끗한 무공해 재활용 자원이다. 수력을 제외한 전력에너지원의 대부분인 석탄, 가스 등은 공해물질이 생성된다. 공해물질이 생성되는 전력 에너지원을 전부 수력으로 대체할 때 지구온난화 주범인 이산화탄소의 전체적 방출량을 약 10%정도 감소시킬 수 있다.
국가 에너지의 효율적 관리측면을 감안, 우리공사는 11개 다목적 댐을 관리하고 있으므로 에너지 저장 수단으로 다목적댐 저수지를 하부 저수지로 하고 상부 저수지로서 유효저수량 4백만㎥∼6백만㎥이 확보되면 시설용량 약 40만kW급의 양수발전소 개발을 고려할만하다. 이러한 에너지 저장시설의 건설촉진을 위해 전기요금도 첨두부하와 심야부하를 구분할 질적 기여에 대한 가치요금으로 전환될 것으로 예상된다.
초기에 수력발전소는 기저부하 수요는 물론, 빠른 응동의 특성으로 전력계통의 균형을 유지하는데 채용되었고 이제는 에너지저장 발전소로도 이용된다. 물은 오늘날 세계에서 중요한 자원의 하나이다. 물은 무한재가 아닌 유한재로서 이제는 경제적 재화로 인식된다. 관개용수는 전세계 물소비량의 70%(이용할 수 있는 양의 40%)정도로 계산된다. 그러므로 수력발전을 위한 물의 사용은 다른 목적에의 물의 사용과 균형이 필요하다. 물공급을 위한 댐, 저수지에 대한 괄목할만한 투자가 수력의 개발을 더욱 활성화시킬 것으로 기대된다.
물은 보통 연소 재활용될 수 있는 자원에 비하여 청정, 재활용되는 자원(풍력,조력, 파력, 태양력과 지열등)의 하나로 분류된다. 수력발전소에서 소비된 물은 물 순환과정으로 재활용될 수 있다.
어떤 단체들은 소수력만을 재활용적이라며 소수력에 대한 연구개발이 필요하다고 하나 소수력 그 자체는 새로운 기술이 아니다. 세계 전력생산의 입장에서 중, 대규모 수력이 주로 관심의 대상이 된다. 수력발전은 긍정적, 부정적 영향이 증명된 완성기술이다. 100년이 넘는 장기적 수명과 다른 자원을 사용하는 발전소들보다 더효율적이며, 유지 운전비용이 저렴하고 조작제어가 상대적으로 간단하다. 환경오염이 적고 효율적으로 출력이 조절되며 변동하는 수요에 대한 빠른 응답에서 유리하다.
세계의 총 이론수력은 약 400,000억kWh/년만이 경제적으로 가능성이 있는 것으로 보인다. 전 세계에 걸쳐 수력은 기술적 가능량의 15%, 경제적 가능량의 25%만이 이용되고 있다. 세계적으로 설치된 발전용량 약3,000백만kWh의 약23%가 수력이다. 현재 연간 생산되는 약 124,000d억kWh/년의 약 64%가 화력발전량이다. 1950년대에는 수력은 전력의 35%를 넘게 공급하였지만 1980년에 이르러서 약 20%정도로 떨어졌다. 오늘날 수력은 남 아메리카에서 전력의 약 75%를 캐나다에서 62% 노르웨이에서 99.5% 아프리카 국가 10여개국에서는 95%이상을 공급한다. 세계적으로 운영하고 있는 수력 6억9천만kW의 14%정도인 1억kW(2,900억kWh/년)의 신규수력이 건설중에 있다.
전반적인 환경에의 관심은 수력발전 개발에 호의적이나 지역적인 특별한 장소에 대해서는 가끔 그렇지 않은 경우도 있다. 심도있게 계획되지 못하면 사회적 격변 또는 환경에 부정적 영향을 야기할 수 있다. 그러나 세심하게 수립된 수력계획은 환경에 부응되는 전력자원으로 주요한 부수적 이득들을 가져올 수 있다. 그렇지만 대규모 설비는 큰 용량의 저수지가 필요하다. 현재 수력의 부정적 영향들은 관심의 대상이 되고 있다. 반면에 긍정적인 영향들(홍수조절, 온난화가스 비배출, 항로개발등)은 자주 간과되거나 무시된다.
작고, 지역적으로 운용되는 발전 프로젝트, 특별히 소규모 수력발전소의 건설은 가끔 전력화를 증진시키고, 삶의 질을 개선하며, 산업발전을 촉진하고 농업을 향상시키는데 가장 빠른 길을 제공한다. 소수력은 비록 대규모 수력과 많은 공통의 특성을 갖는 것이 명백함에도 대·중규모 수력과는 자주 구분된다. 지역적인 제반여건들이 최적의 효율보다 더 중요한 고려대상이 될 수 있기 때문에 큰 수력의 규모를 줄인 변환만으로 간단화되지는 않는다. 소수력의 일반적인 정의가 스몰(Small)은 10,000kW이하, 미니(Mini)가 1,000kW이하, 마이크로(Micro)가 100kW이하로 되어있지만 다른 분류기준(우리나라는 3,000kW이라를 소수력으로 정의)을 적용하고 있는 경우도 많다. 중국(소수력을 25,000kW이하로 봄)은 약 54,600개의 소수력 발전소(1993년까지 15,055천kW의 용량과 운영중인 약 70,000기)를 가졌으며, 해마다 1,000천kW가량 증가되는데 2000년까지는 2,500만kW(75,000백만kWh/년)에 이르게 될 것이다. 소수력발전소는 계획과 건설이 빠르다. 그들은 최소의 환경 영향을 주며, 값싼 도구와 재료들을 사용할 수 있다. 설비들은 상대적으로 생산처가 많다. 수력에 있어서 이제 기술은 잘 증명되었고 복원 가능성이 크며 더욱 더 오염유발 에너지 자원을 대신한다. 식수공급체계와 관개프로젝트에 있어서 더 높은 효율과 양질로의 유도는 미니 소수력개발에 더 많은 기회를 제공하고 있다.
에너지 저장은 기저부하용 발전소가 최대 효율에서 운전될 수 있도록 하기 위해 필요하다. 양수발전소는 축전지나 초전도계와 비교하여 그 동안 많은 양의 에너지를 저장 할 수 있는 가장 유효한 수단이다. 양수발전소는 처음에 에너지 저장용으로 피크시의 요구에 따르기 위해 이용되었다. 그러나 이제는 전력계통 운용을 위한 주요하고 편리한 도구가 되었다. 양수발전소는 전력계통에서 전력과 주파수의 조절, 예기치 못한 정전의 경우에 즉각적인 예비력, 큰 부하가 계통에서 떨어져 나갈 때 초과전력의 빠른 수용, 증명된 신뢰성, 높은 이용률, 긴 수명, 기저부하용 발전소(화석연료 또는 원자력)의 잉여전력으로 상부저수지에 물을 품어 올린다. 양수발전소는 순수하게는 전력의 사용자며 양수발전소에 관련된 자료는 일반적인 수력발전소의 자료와 구분되어 왔다. 현재 양수발전 설비용량은 약8,900만kW(전세계 전체발전 설비용량의 3%정도)이며, 2,700만kW를 건설중에 있다. 양수발전소에 대한 관심을 끄는 최근의 개발은 지하 하부저수지로서 폐기된 광산작업장의 사용과 대용량, 고낙차용 기계의 개발, 해수사용 플랜트 등이 있다. 장래에 대규모 태양력 발전이 가능해진다면 태양열 발전이 상당히 동요하게 될 것이므로 양수발전소의 구실은 더욱 부각될 것이다.
수력은 전력을 생산하기 위해 재활용될 수 있는 에너지자원을 이용하며 유한의 자원을 고갈시키지 않고 에너지를 쉽게 공급할 수 있다. 한 연구결과에서 에너지의 효율적 개발 필요성, 가격매김에 모든 환경, 사회적 영향의 반영 필요성, 에너지 감퇴의 점진적 해소 필요성을 강조하였다. 여러나라에서는 증가된 전력화의 부분으로서 우선권이 이산화탄소 방출을 제한하는데 주어진다면 수력 특히 중, 대규모 설비의 수력개발이 고무적일 것이다. 수력개발의 진보는 그러한 영향들과, 온난화가스의 방출제한에 따른 우선권, 다른형태의 발전과 비교할 때 수력이 우월하게 적용되는 것에 크게 의존한다.
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수력발전의 발전 방식.........
역학에너지나 열에너지, 화학에너지 등 다른 에너지를 전기에너지로 변환시키는 것.

전기에너지는 1882년 T.에디슨이 발명한 6대의 발전기에 의해서 동력으로 수용자에게 최초로 공급되었다. 보통의 대규모 발전에서는 발전기를 회전시켜 전자기유도에 의해 원래의 에너지를 전기에너지로 변환시키는 방식이 쓰인다. 발전을 하려면 다른 형태의 에너지를 소비해야 하는데, 이 에너지의 근원이 되는 자원을 발전 자원이라고 한다.

이용하는 발전 자원에 따라 수력발전·화력발전·원자력발전·조력발전·풍력발전·지열발전·태양열발전 등으로 구별된다.

화력발전은 석탄·석유·가스 등의 화석연료를 연소시켜서 얻는 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 다시 전기에너지로 변환하는 방식의 발전이며, 수력발전은 유량 Q(m3/s)를 낙차 H(m)로 떨어뜨렸을 때의 수력에너지에 의해 수차를 회전시키고 물이 갖는 에너지를 운동에너지로서 추출하여, 발전기에 의하여 그것을 전기에너지로 변환시키는 것을 말한다. 수력발전의 운용방법·취수방법별로 각각 유입식·조정지식·저수지식·양수식 등과 수로식·댐식·댐수로식 등으로 구별한다.
원자력 발전은 핵분열반응에서 발생하는 에너지를 이용하는 것으로 소량의 연료에서 다량의 에너지가 발생한다는 장점이 있다. 그러나 원자력발전에서는 핵분열에 따른 방사선이 배출되므로, 방사선을 발생시키는 기기를 콘크리트 등의 차폐 재료로 둘러싸는 등 방사선의 강도를 인체에 대한 허용값 이하로 약하게 하는 것이 필요하다. 또 기체·액체·고체 상태의 방사성 폐기물이 나오기 때문에 이를 안전하게 처리하는 것이 필요하다.

최근에는 보다 높은 효율을 지니고, 환경보호를 고려한 발전방식이 요구되고 있어 열병합발전, 석탄복합화력(IGCC) 등이 실용화 단계에 들어서 있고,MHD(magneto hydro dynamics) 발전과 해양온도차 발전 등이 연구되고 있다. MHD 발전은 도전성을 지닌 유체를 자계를 가로질러 흐르게 하고 이때 생기는 속도 기전력 E=v×B 에 의해서 발전을 하게 하는 방식이다. 이 방식에 따르면 유체의 열에너지가 직접 전기에너지로 변환되어 기계식 터빈과 같은 고온회전부가 불필요하므로 2,000~3,000 ℃의 온도로 작동시킬 수 있다. MHD 발전의 작동 유체의 종류에 따라 시드(seed)된 고온 연소기체를 사용하는 연소형 MHD 발전과 액체 금속을 사용하는 액체 금속 MHD 발전이 있다. 전자는 화력발전과, 후자는 고온 원자로와 조합되리라 전망된다.

출처 : 내가느끼는 삶을 여기에..

글쓴이 : 토라리 원글보기

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