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우리나라에 딱 좋은 신재생 에너지, 소수력 발전

  • 2016.12.19.
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수학적 소수의 정의를 알고 계시나요? 1과 자신만으로 나누어서 떨어지는 1보다 큰 자연수를 소수(素數, prime number)라고 합니다. 수학에서 기본이 되는 중요한 소수는, 자연에서도 수없이 존재하고 있습니다. 예를 들어 매미는 산란 후에 13년 혹은 17년에 성충이 됩니다.

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이것은 천적으로부터 종족을 보호하기 위해, 먹이를 가지고 동족 간의 경쟁을 피하고자 삶의 주기를 소수에 맞춰 변화하게 된 것입니다. 이처럼 소수는 적절한 균형과 효율성을 보여주어 왔는데요. 최근 에너지 분야에서도, 자연을 해치지 않으면서 고효율의 발전을 보여주는 신재생 에너지가 주목받고 있습니다. 오늘 소개할 소수력 에너지입니다.

%ed%81%ac%ea%b8%b0%eb%b3%80%ed%99%98__2강, 하천의 낙차를 이용한 소수력 발전

소수력 에너지 (小水力 發電, Small hydro, Small hydro power)는 수력발전의 일부로써, 주로 강이나 하천의 낙차 에너지를 이용한 수력발전입니다. 수력발전은 전력생산범위에 따라 6개로 나누어지며, 발전용량 10MW 이하의 4개 분야는 모두 소수력이라고 부릅니다. 최근 에너지발전에 따른 환경문제 및 신재생에너지가 각광을 받고 있습니다. 그중에서도 소수력 에너지는 시스템이 단순하면서도 주변 환경을 해치지 않으며, 에너지 밀도가 높아 많은 나라에서 기술 개발에 힘쓰고 있는 상태입니다.

우리나라에서도 1988년 이후 규모는 크지 않아도 지속적으로 기술개발에 투자를 해왔습니다. 우리나라에서 운영하는 소수력 발전소는 크게 3가지 형태로 나누어집니다. 자연적으로 조성된 하천의 경사에 따른 낙차를 이용하는 수로식(자연유하식)과 인공적으로 댐을 건설해 낙차를 만든 댐식(저수식), 터널식입니다.

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소수력 발전의 3가지 종류

  • 수로식(자연유하식: Run-of-river- type)
    자연적으로 만들어진 낙차 및 유량을 이용하는 방식을 수로식 발전이라고 하며, 하천 경사의 낙차를 그대로 이용하는 방식입니다. 일반적으로 경사가 급한 하천의 상, 중류에 적합합니다. 공사비가 적으며 빠르게 건설이 가능하지만, 계절과 강우량에 영향을 많이 받는 편입니다.
  • 댐식(저수식: Storage type)
    인공적으로 하천 일부분을 막아 수위를 높여 댐을 만든 다음, 낙차를 얻는 방법입니다. 가장 많이 사용되며 경사가 완만하고 유량이 풍부한 하천의 중, 하류에 어울리는 방식입니다. 댐에 수량이 많을수록 경제성이 좋으며, 운용에도 간편합니다. 그러나 댐을 건설하는 과정에서 농경지 및 가옥 등이 수몰되기 때문에 이러한 관련성을 충분히 감안해야 하는 점이 있습니다.

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  • 터널식(Tunnel type)
    터널식 소수력 발전은 댐식과 수로식을 섞은 것으로, 강 상류에 댐을 만든 다음, 반대쪽 산으로 터널을 뚫어 물이 높은 곳에서 떨어지게 하는 자연 낙차 방식을 이용합니다. 북한강 상류에 있는 화천발전소가 이러한 터널식 소수력 발전을 사용하는 대표적인 예입니다.
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실제 베트남에서 운용 중인 초소수력 발전기

이러한 수력발전은 태양광, 풍력 발전과 함께 대표적인 신재생 에너지로 손꼽히며, 아래와 같은 장점들을 가지고 있습니다.

청정에너지: 질소산화물(NOx), 유황산화물(Sox)를 배출하지 않으며, 이산화탄소(Co2) 배출량도 석탄이나 석유 같은 에너지원에 비해 매우 적습니다.유동적인 전력 조절: 정지에서 재운전까지 5분 안에 가능하기 때문에, 전력피크 시간대에 맞추어 전력 공급 조절이가능합니다.

고정적인 발전 단가: 화력발전이나 원자력 발전과 달리, 수력 발전의 에너지 원인 물은 자재비가 발생하지 않습니다. 따라서 원자재 가격 변동에 구애를 받지 않습니다.

지역 전력 공급: 수력발전소는 지역에 맞추어 고르게 분포가 가능하기 때문에, 전력공급선등 공사비용이 많이 드는 곳에는 직접 설치하여, 해당 지역에 맞춤형으로 전력 공급이 가능합니다

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물만 흐르면 어디든지 가능한 소수력발전

소수력 발전은 하수 종말 처리장, 상수도, 농업용 저수지, 빌딩 자체의 공조설비 등 물이 흐르는 곳이면 어디든지 가능합니다. 우리나라의 소수력 발전 잠재력은 약 1500MW에 달하며, 앞으로 많은 발전 가능성을 지키고 있습니다. 이에 정부는 제3차 신재생 에너지 기술 개발 및 이용 보급 기본 계획을 통해 2030년까지 신재생 에너지 보급 목표를 11%로 늘리는 것을 추진 중입니다. 산지가 많은 우리나라의 특성상, 앞으로 더욱 소수력 발전이 확대되기를 기원해봅니다.

글 : 윤용현 필진
사진출처
Scientific India Magazine
The Voice of Renewables
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happycc.com
http://blog.daum.net/wonilcnc/470

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