건설비 높고, 건설 기간 길어, 생산 단가도 높은 것은 단점
[에너지단열경제]박장수 기자
수력발전은 높은 곳에 위치하고 있는 하천이나 저수지의 물을 수압관로를 통하여 낮은 곳에 있는 수차로 보내어 그 물의 힘으로 수차를 돌리고, 그것을 동력으로 하여 수차에 직결된 발전기를 회전시켜 전기를 발생시키는 방식이다.
발전설비 용량이 5,000kW 이하는 소수력 발전으로 구분된다.
물이 가지는 위치에너지를 수차를 이용하여 기계에너지로 변환시키고, 이 기계에너지로 발전기를 구동시켜 전기에너지를 얻게 되는 방식이다.
하천을 상류에서 막아 물을 수로로 유도하고, 경사도가 낮은 곳에서 물을 하류시켜, 처음 하천과의 사이에 나타나는 수위차를 이용한 철관에 의해 발전소로 물을 떨어뜨려 수차를 회전시켜 발전기를 구동시키는 것이다.
이밖에 수로로 물을 유도하여 수위차를 얻는 방식, 대규모의 댐을 건설하여 저수된 수위차를 이용하는 방식, 두 가지를 병합하는 경우 등도 있다.
수력발전은 공해가 없고 연료의 공급이 없이도 오래 사용할 수 있다는 장점이 있다.
하지만 댐이나 저수지에 의한 수력 발전 방식은 반드시 해당 지역에 충분한 강수량이 있어야 하고 물을 저장할 충분한 넓이가 있어야 한다.
또 댐의 건설비가 많이 들고, 건설 기간이 오래 걸린다는 등의 단점을 지니고 있다.
여기에 기술적 한계 등으로 여타 에너지 생산 방식에 비해 생산 단가가 높아 효율성이 떨어진 편이다.
우리나라 에너지 총 생산량 중 수력 발전 비율은 약 1.7% (2015년 기준)를 차지하고 있다.
<수력발전소의 종류>
가. 낙차를 얻는 방법에 의한 분류
1) 댐식
하천 본류에 커다란 댐을 가로막아 댐의 상.하류에 생기는 수위차를 이용하여 발전하는 방식이다.
계절에 관계 없이 하천유량의 변화를 평균화할 수 있어 홍수조절, 관개용수 등 다목적 댐으로 이용된다.
우리나라의 대부분의 댐은 이와같은 방식으로 춘천, 의암, 청평, 팔당수력 등이 있다.
2) 수로식
경사가 급하고 굴곡이 심한 하천의 굴곡부 상류측에서 완만한 경사의 직선 수로를 설치하여 발전하는 방식이다.
하류측에서 비교적 짧은 거리에 큰 낙차를 얻을 수 있다.
하나의 하천이 상류측에서 타하천으로 접근하면서 표고가 높은 위치를 흐르고 있는 지형에서는 분수령을 관통하여 낮은쪽에 있는 타하천으로 새로운 수로를 설치하여 연결시키는 유역변경식이 유리하다.
3) 댐수로식
댐식과 수로식의 기능을 혼합한 것으로 하천의 중.상류지역에 적합하다.
하천이 완만한 경사로부터 급한 경사로 또한 굴곡이 많은 하천 유로로 바뀌어지는 지점에 설치되는 댐으로부터 수로로써 물을 취수하여 댐과 수로의 낙차를 함께 이용하여 발전하는 방식이다.
화천, 소양강, 안흥, 강릉수력 등이 이 방식이다.
4) 양수발전
하부저수지에 저수되어 있는 물을 높은곳에 자리잡은 상부저수지로 일단 양수하였다가 주간 또는 야간의 첨두부하시(Peak Time) 또는 계통 고장때 이 물을 다시 하부저수지로 내려 보내 발전하는 방식이다.
전력 소비가 가장 적은 심야 시간에 값싼 전력을 동력으로 이용하는 만큼 첨두부하 운전과 대형화력, 원자력 발전소의 효율 향상 및 예비전력으로서의 역할을 한다.
양수발전은 특히 대규모 정전(블랙아웃)이 발생하였을 때 바로 대용량 전기를 생산하여 고품질의 전력을 공급할 수 있다는 장점이 있다.
운전중인 발전소는 무주양수, 청평양수, 삼랑진양수 등이다.
나. 유량에 의한 분류
1) 저수지식 발전소
하천의 유량은 계절에 따라 다르므로 풍수기의 잉여수량을 저수지에 저수해 놓고, 이것을 발전에 이용하는 방식의 발전소다.
연간 하천의 유량을 조정하여 사용할 수 있고, 수력 자원을 충분히 활용할 수 있는 이점이 있다.
대출력 발전소에 많다.
2) 조정지식 발전소
부하의 변동에 따라 하천의 유량을 1일 또는 수일간 조정할 수 있는 용량의 조정지를 갖추어 놓은 방식으로 첨두부하용 발전소로 이용된다.
3) 역조정지식 발전소
첨두부하용 발전소에서 방출한 물을 저수하여 하류로 일정하게 흘려 보내기 위한 조정지를 역조정지라 하는데, 이 역조정지에 설치하는 발전소이다.
4) 양수식 발전소
하천에 물이 많을 때 또는 심야에는 전력계통에 잉여전력이 생길 때 발전용수를 양수 펌프로 하부저수지에서 상부저수지로 양수해 놓았다가 주간의 첨두부하시에 이 물을 이용하여 발전하는 방식의 발전소다.
혼합양수식 발전소와 순양수식 발전소로 구별된다.
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