전공동아리

1. 수력발전

수력 발전소란 무엇인가?

수력 발전소란 그림 1과 같이 높은 곳에 있는 물을 낮은 곳으로 유도하여, 물이 떨어지는 힘, 즉 물이 가지고 있는 위치에너지를 운동에너지로 바꿔 수 차를 돌리고, 수차에 연결된 발전기로 발전하여 전기에너지를 일으키는 것을 말한다. 수력 발전소는 일반적으로 험한 산속에 건설되어 전기 소비지에서 멀기 때문에, 송전선이나 댐 등의 건설에 많은 비용과 기간을 필요로 한다.

수력 발전소의 종류

발전에 이용할 수 있는 물의 에너지는 낙차와 유량의 곱이 클수록 더욱 커진 다. 이 낙차를 얻는 방법에 따라 발전소의 형식이 달라진다.

  • 댐식 : 강을 가로질러 높은 댐을 쌓아 물을 저장하고, 이것을 수압이 걸린 터널을 통하여 바로 아래의 발전소로 물을 떨어뜨려 발전한다.
  • 수로식 : 강을 상류에서 막아 취수구를 만들고 물을 수로로 유도한 다음, 본류와의 낙차를 이용하여 발전한다.
  • 댐·수로식 : 댐으로 저장한 물을 수로에 의해 더욱 낙차를 크게 하여 발전 한다.

〈그림 1〉수력 발전소(댐식)

양수 발전소란 무엇인가?

양수 발전이란 그림 2과 같이, 수력 발전소의 위와 아래에 저수지를 만들고, 야간에 화력 발전 등에 의한 전기를 사용하여 발전에 이용한 물을 아래의 저 수지에서 퍼올려 놓은 다음, 다음날 주간에 재차 이 물을 방출하는 방법을 말한다. 즉 야간에 발전한 전기를 물의 상태로 저장해 놓고, 주간에 재차 전 기로 바꾸는 셈이다. 이와 같은 발전소를 양수 발전소라 한다.

〈그림 2〉양수 발전소

수력 발전력

1892년에 세계 최초로 수력발전소 2개소가 가동되기에 이르렀다. 그 하나는 웨스팅하우스사가 건설한 발전소. 미국의 오레건주에 있는 폭포를 이용한 수력발전이었다. 또 하나도 수력발전으로 일본의 비파호(琵琶湖) 물을 이용 한 교토 시영 발전소였다. 웨스팅하우스의 발전소는 3,300볼트의 교류발전 기, 일본은 550볼트의 직류발전기로 시작했다. Q(㎥/s)의 물이 유효낙차 H(m)에서 낙하하였을 경우 물의 에너지가 전부 이용되었다고 가정하였을 경우 발생할 수 있는 이론 수력은 PO=9.8HQ(㎾) 이며 실제 발전력은 발전 력= PO(수차의 효율)×(발전기의 효율)이다.

2. 화력 발전

화력 발전소란 무엇인가?

화력발전소는 그림 3과 같이 원유나 중유 등을 연료로 하여 보일러로 증기 를 발생시킨 다음, 그 압력으로 터빈?발전기를 돌려 발전하여 전기 에너지 로 바꾸는 곳이다.
화력 발전소에서 원유나 중유 등의 연료는 보일러 내에서 연소하는데 연소한 폐가스는 굴뚝으로 방출된다 , 그 열 에너지를 보일러 내의 보일러 물(水)에 가하여 고압?고온의 증기를 만든다. 이 증기는 터빈에 보내지고, 터빈에서 그 열 에너지를 회전의 기계 에너지로 바꾼다. 그리고 터빈에 직결된 발전기 를 돌려 발전하면, 전기 에너지로 변환되는 것이다.
화력 발전소는 연료로 사용하는 석유 등을 해외에서 운반해오기 때문에, 수 송이 편리하고 운전에 필요한 대량의 물을 얻기 쉬운 해안가에 만들어진다.

〈그림 3〉화력 발전소

3. 원자력 발전

원자력 발전소란 무엇인가?

원자력 발전도 그림 4와 같이 증기의 압력으로 터빈이나 발전기를 돌려 발 전한다는 점에서 화력 발전과 똑같다.
다만 화력 발전의 보일러를 원자로로 바꿔 놓은 것인데, 증기는 원자로에서 우라늄 등의 핵분열 반응에 의해 생기는 열로 인해 발생한다.
원자력 발전소는 우라늄 235라는 물질을 2~3% 함유한 것을 핵연료로 사용 하기 때문에 거의 100%우라늄 235로 되어 있는 원자폭탄처럼 폭발할 염려는 없다.

〈그림 4〉원자력 발전소

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