발 전 수 력 The Generation of Electricity ; Hydro-Eletric Power SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

1. 서 론 에너지와 에너지원 에너지 이용의 발달 과정 1980년대 이전 각 국의 발전 형태 에너지 : 물체가 가지고 있는 물리적 일을 할 수 있는 능력 에너지원 : 에너지를 공급해 주는 자원 에너지 이용의 발달 과정 : 불 ⇒ 인력, 축력 ⇒ 풍력, 수력 ⇒ 화석 에너지 ⇒ 전기 에너지 ⇒ 대체 에너지 자원 1980년대 이전 각 국의 발전 형태 일본 ; 수력 : 화력 = 2 : 1 미국 ; 수력 : 화력 = 1 : 2 우리나라 ; 1966년말까지 수력 : 화력 = 1 : 2.5 1969년 6월 말 수력 : 화력 = 1 : 4 1971년도 수력 : 화력 = 1 : 10 1 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

1. 서 론 (계속) 에너지원의 생산 방식에 따른 분류 에너지원의 형태에 따른 분류 1차 에너지 : 자연에서 직접적으로 얻을 수 있는 에너지 예) 태양열, 조력, 파력, 수력, 지열, 석탄, 석유, 천연가스 등 2차에너지 : 1차에너지를 가공, 변환하여 일상생활이나 산업분야에서 이용할 수 있는 형태로 만든 에너지 예) 전기, 도시가스, 석유 제품, 코크스 등 에너지원의 형태에 따른 분류 기계 에너지 : 물체가 지닌 위치에너지와 운동에너지 전기 에너지 : 전하를 지닌 물체 또는 전류가 흐르는 도선이 가지는 에너지 화학 에너지 : 산화, 환원등의 화학반응에 의해 열 또는 전기형태의 에너지 열 에너지 : 열의 형태로 나타나는 에너지, 오늘날 동력의 대부분 원자력 에너지 : 화석 연료의 대체 에너지 자원으로 핵분열 에너지와 핵융합 에너지로 구분 2 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

1. 서 론 (계속) 발전 수력 수력의 크기 수력 발전 : 수력을 이용하여 수차, 발전기를 돌려 전기를 발생시키는 것 발전 수력 : 수력 발전에 사용하는 수력(Hydro-Eletric Power) 수력 지점(Power Site) : 수력이 존재하는 지점 낙차(Head) : 수력발전에 이용되는 물이 갖는 고저차 발전용수량 : 수차의 회전을 계속시키기 위해 공급되는 물 수력의 크기 수력의 크기 : 단위시간에 행한 일의 양 ; 공률 1 MW = 10,000,000W = 1,OOOkW P = 9.8QH (이론수력 (P), 유효낙차 H(m), 수량 Q(㎥/sec)) 1 HP = 1.01387 마력 = 0.7457kW = 76,042 kg-m/sce = 550ft-lb/sec 1 마력 = 0.7355kW = 0.9863 HP = 75kg-m/sec 3 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

2. 발전의 종류 풍력 발전 인류가 최초로 이용한 에너지 자원 인류가 최초로 이용한 에너지 자원 초기에는 주로 배의 동력원으로 이용되었으나, 최근에는 곡물의 제분 및 가공이나 양수에까지 이 용 풍력 발전으로의 이용은 초속 4m/s 이상의 풍력으로 가능 4 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

2. 발전의 종류(2) 화력 발전 화력발전은 에너지원으로서 석 탄이나 석유를 사용하며 최근에 는 거의 중유를 사용 연료를 연소시켜 발생한 열로 물을 가열하여 압력은 100~200기 압 이상 , 온도는 500도 이상의 고 온으로 터빈을 회전 터빈을 통과한 증기는 물로 되 며, 이때 많은 냉각수가 필요 5 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

2. 발전의 종류(3) 조력 발전 조석 간만의 차를 이용한 조력 발전은 간만의 차가 평균 10m 이 상 되어야 가능 에너지 집중이 어려운 단점이 있으며, 우리나라의 서해안 지역 은 간만의 차가 커서 조력발전의 좋은 입지 조건을 가지고 있음 6 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

2. 발전의 종류(4) 지열 발전 지하수가 용암 근처로 흐르면서 가열되어 지표면으로 방출한 증 기나 열수를 이용하여 발전 지하수가 용암 근처로 흐르면서 가열되어 지표면으로 방출한 증 기나 열수를 이용하여 발전 지열 발전은 연료비가 필요 없 다는 큰 장점이 있기에 생산원가 가 저렴하며 안전함 단점으로는 재생불가능한 에너 지원이며, 땅의 침전등의 가능성 이 있으며, 지중상황 파악이 곤란 하다는 점등이 있다. 뉴질랜드 북섬 통가리로산의 화산 지열발전소 7 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

2. 발전의 종류(5) 태양열 에너지 태양에서 수소원자의 핵융합 반응에 의해 방출하는 빛과 열에너지 이용 이용방법에는 태양열 발전과 태양열 난방이 있다. 태양열 발전 : 증기를 발생시킨 다음, 증기의 힘으로 터빈을 회전시켜 전기 발전 태양열 난방 : 증태양열을 이용하여 가정용 난방이나 온수를 공급하는 장치 8 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

2. 발전의 종류(6) 원자력 발전 원자력 에너지는 원자핵이 분열 또는 융 합할때 방출되는 에너지로 원자력 발전 시설은 방사능 누출을 방지하기 위한 안 전 설계를 채택 고리 원자력 발전소 전경 9 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

2. 발전의 종류(7) 수력 발전 물의 위치에너지 ⇒ 물의 운동 에너지 ⇒ 발전기의 운동에너지 ⇒ 전기 에너지로의 변환 과정을 통한 발전 방식 고갈되거나 공해의 염려가 없는 청정에너지 자원 홍수 조절 및 수원 확보등의 부 수적인 효과 10 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

3. 수력 발전 수력발전의 원리 수력발전의 특징 수력발전은 크게 일반 수력과 양수로 분류 일반 수력 : 고저차에 의한 물의 위치에너지(낙차)를 이용하여 수차에 연결된 발전기로 발전하는 설비 양수 발전 : 일반수력과는 달리 하류 분류에도 저수지를 두어 심야의 잉여 전력으로 물을 상부저수지로 양수한 후 전력 수요가 많은 시간에 전력을 생산하는 설비 수력발전의 특징 양질의 전력 생산 : 전격전압 유지 발전원가 절감 : 첨두부하시 고원가 발전의 대체 활용 공급 신뢰도 향상 : 대용량 발전소 불시 정지를 대비한 예비력 확보 다목적 역할 수행 : 환경보존, 홍수조절, 각종 용수 공급등 11 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

4. 수력 발전의 분류 수로식 발전소 경사가 급하고 굴곡이 심한 하천의 굴곡 부 상류측에서 완만한 경사의 직선수로 를 설치하여 발전하는 방식 하류측에서 비교적 짧은 거리에 큰 낙차 를 얻을 수 있다는 장점 유역변경식 : 하나의 하천이 상류측에 서 타하천으로 접근하면서 표고가 높은 위치를 흐르고 있는 지형에서 타하천으 로 새로운 수로를 설치하여 연결시키는 발전 방식 12 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

4. 수력 발전의 분류(계속) 댐식 발전소 하천 본류에 커다란 댐을 가로 막아 댐 의 상, 하류에서 생기는 수위차를 이용하 여 발전하는 방식 계절에 관계없이 하천 유량의 변화를 평 균화 할 수 있다는 장점이 있어, 홍수조절, 관개용수등 다목적 댐으로 이용 우리나라의 대부분 댐이 이 방식으로 이 용되고 있으며, 운전중인 발전소로는 춘 천, 의암, 청평, 팔당 수력 발전소가 있다. 13 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

4. 수력 발전의 분류(계속) 댐-수로식 발전소 댐식과 수로식의 기능을 혼합한 것 하천의 중, 상류 지역에 적합 댐에 의해 낙차를 만들고, 또 지형을 이 용해서 수로를 이용해 낙차를 더욱 크게 하는 방식의 발전소 우리나라에 운전중인 발전소로는 화천, 소양강, 안흥, 강릉 수력 발전소가 있다. 14 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

4. 수력 발전의 분류(계속) 양수식 발전소 심야전기를 이용하여 위치가 낮은 하부 저수지에의 물을 위치가 높은 상부 저수지로 끌어 올려 저장하였다가 전력 수요가 많은 시간에 저장된 물을 하부 저수지로 낙하시켜 발전하는 방식 양수 발전은 다른 발전에 비해 가동시간이 짧고 용이하며, 급격한 부하 변동에 신속히 대응할 수 있는 예비 전력으로써 양질의 전기를 공급 우리나라에 운전중인 발전소 : 무주, 청평, 삼랑진, 산청 양수 발전소 양수시발전소 가동 발전시발전소 가동 15 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

5. 수력 발전의 연혁 해외의 수력발전사 1847년 : Francis Turbine 발명 1878년 : 파리 근처의 발전소에서 최초로 수력발전 시행 1891년 독일의 Necker 강의 발전소에서 발전에 성공한 것을 계기로, 전 유럽에서 수력벌전소 건설이 성행 20세기 들어서면서 공업의 발달과 기술의 발전으로 수력번소의 규모가 점점 커짐 1935년 미국 콜로라도 강의 Hoover Dam 발전소 출력 1,000,000kW 1942년 미국 콜로라도 강의 Grand Coulee Dam 발전소 출력 1,900,000 kW ( 높이 180m, 길이 1,400m의 대댐) 하천 종합 개발 계획의 예 : 미국의 Tennessee 강, Volga 강 등 16 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

5. 수력 발전의 연혁(계속) 국내의 수력발전사 1912년 원산수력발전 : 수력으로의 최초의 전기사업체 1919년 금강산 전기 철도 : 강원도에 저수지식 수력벌전소 건설 1922~1929년 : 제 2차 수력조사를 실시하여 대규모적인 유역변경방식을 채택한 것으로 전국의 총 145개 지점에서 최대 발전수력 220만 kW 1929~1931년 남조선수력전기 Co. : 운암 발전소 건설 출력 5,120kW 1939년 8월 한강수력발전 Co. : 청평 수력발전소 착공 1940년 한강수력발전 Co. : 화천 수력발전소 착공 1940년 남한수력발전 Co. : 칠보 발전소 착공 18 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

6. 수력 발전의 현황 수력, 화력, 원자력 발전의 비교 년도 1980 1988 1994 1997 수력발전 단위 : 1000kW 년도 1980 1988 1994 1997 수력발전 1157(12.3%) 2236(11.2%) 2239(10.7%) 3094(8.5%) 화력발전 7647(81.4%) 11042(55.4%) 11043(52.8%) 23500(64.9%) 원자력발전 587(6.3%) 6666(33.4%) 7616(36.5%) 9616(26.6%) 합계 9391 19944 20898 36210 17 SUWON Univ. Hydraulics Resources Lab

1997년의 발전비율 1980년의 발전비율