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여름철 홍수대비 수력설비 점검, 우리 손에 있소이다!

  • 2014.05.20.
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며칠 새 기온이 껑충 뛰었습니다. 하지만 아직도 낮에는 덥고 저녁엔 쌀쌀해 아침마다 외투를 걸칠까, 반팔을 입을까 고민하는 분들이 많을 텐데요, 그런데 봄볕이 화창한 이맘 때 다른 누구보다 몸과 마음이 바빠지는 곳이 있습니다. 바로 수력발전소입니다.

일년 중 비가 가장 많이 오는 우리나라의 장마철은 보통 6월 중순부터 시작되어 7월 중순에 끝납니다. 장마가 끝나면 태풍이 7~8월에 찾아오기 때문에 우리나라의 강우량은 대략 6~8월에 집중됩니다. 수력발전소들이 5월 중에 바쁜 까닭도 바로 여기에 있습니다. 본격적인 장마가 시작되기 전에 모든 수력 설비를 점검해 최상의 상태로 만들어 놓아야 하기 때문입니다.

뉴스나 신문에서 자주 전해지는 ‘홍수대비 수력설비’가 어떻게 이루어지는지, 서울에서 제일 가까운 팔당수력발전소를 찾아가 살펴보았습니다.

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수력설비 탐방에 앞서 기본지식으로 먼저 이날 방문한 ‘팔당댐’은 어떻게 만들어졌는지, 또 어떻게 발전을 하고 있는지 알아보겠습니다. 한국수력원자력에서 관리와 운영을 책임지고 있는 발전댐은 수계에 따라 크게 북한강계, 남한강계, 섬진강계, 보성강계로 나눠집니다.

북한강계에 속하는 팔당댐은 화천, 춘천, 의암, 청평에 이어 최하류에 위치해 있습니다. 팔당댐은 1966년 착공해 1973년에 준공되었는데, 준공 당시 한 대당 설비용량이 20MW인 유닛 4개를 설치, 총 80MW 규모로 가동되었다고 합니다.

그러다 1995~1999년 사이 한강종합개발 공사가 이뤄져 낙차를 10MW씩 키워 현재는 연간 약 4억5천만kWh(설비용량 30MW × 4Unit = 120MW)의 전기를 생산하고 있습니다. 수력발전은 낙차가 클수록 발전용량이 커지기 때문에 하류의 모래를 준설해 낙차를 키운 것입니다. 이밖에 또 다른 한강의 지류인 남한강계는 강릉, 안흥, 괴산 세 곳에 수력발전소가 있습니다.

 

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발전용 댐들은 수자원을 저장하는 저수기능을 이용해 다양한 일들을 합니다. 팔당댐은 화천, 춘천, 의암, 청평을 거쳐 북한강계에서 내려오는 물로 전기를 생산하고, 여름철 홍수조절과 서울 및 수도권 시민들의 생활용수를 공급해주고 있습니다. 즉, 우리가 먹고 마시고 씻는 물이 모두 팔당댐을 거쳐 제공되고 있는 것입니다.

팔당댐은 북한강계의 마지막 댐으로 ‘저낙차’ 발전소입니다. 저낙차 발전은 댐의 위쪽에 있는 상부의 물과 댐의 아래쪽에 있는 하부의 물의 낙차가 작은 곳을 말합니다. 팔당댐은 낙차가 50미터 내외인 다른 발전소에 비해 낙차가 16.87m 밖에 되지 않습니다.

팔당댐은 물의 낙차가 작기 때문에 발전기도 물속에 잠겨 가동되는 횡축형 발전기를 사용합니다. 횡축형 발전기란 발전기가 가로로 누워 있는 것을 말합니다. 낙차가 큰 곳은 수직형의 발전기를 사용합니다.

 

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댐에는 발전기의 유닛별로 ‘수문’이 설치되어 있습니다. 수문은 수위를 조절하고 물을 방류하는 기능을 합니다. 수문의 높이는 각 댐의 100년 주기 홍수량을 검토해 설계된다고 합니다.

예를 들어, 팔당댐의 수문 높이가 약 25미터인 것은 이곳의 최대 홍수량이 25미터를 넘지 않는다는 의미가 됩니다.

 

그렇다면 그렇게 방대한 수문 조작은 누가 하는 것일까요? 바로 수력발전소의 숙련된 운전원들입니다. 물론 기본적인 운전은 자동제어시스템에 의해 통제가 되지만, 세상 모든 일이 그렇듯 수력발전소의 최종적인 운영에는 결국 사람의 판단과 손길이 닿아야 합니다.

예를 들어, 발전기가 멈추면 발전 시스템이 어느 위치의 어떤 부분이 고장 났는지 신호를 보내고, 그러면 운전원들이 현장으로 내려가 시스템을 복구하는 것입니다. 즉, 운전원들은 운전 중인 설비의 지속적인 모니터링과 응급조치를 하는 것이죠.

팔당수력발전소에는 이런 운전원 12명이 4조 3교대로 24시간 근무하고 있답니다. 그밖의 팀으로는 기계정비팀, 전기정비팀, 관리 및 대외협력팀이 있는데, 기계정비팀은 홍수대비를 위한 수력설비나 발전기가 고장 났을 때 이를 고치는 역할을 하고, 전기정비팀은 발전소 전체를 가동하는 전기정비를 담당하고 있습니다.

 

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수력 발전소의 홍수 대비는 댐의 ‘수문’으로 조절합니다. 수문의 조절은 상류에서 유입되는 수량과 하부 수위의 조절에 따른 피해 영향 등을 검토해 적절히 조작이 이뤄지고 있습니다. 가장 효율적인 수위 조절을 위해 필요정보를 수집하는 곳은 춘천에 있는 ‘파로스(PAROS)’입니다.

발전수계운영시스템을 뜻하는 파로스는 기상청 및 한강홍수통제소와 연계돼 실시간으로 강우량과 수위를 분석합니다. 즉, 어느 지역에 비가 얼마나 내리고 있고, 몇 시간이 지나면 유입되는 수량이 얼마가 될지 등의 다양한 정보를 컴퓨터로 분석해 그 데이터를 각 발전소로 전송해주는 것입니다.

 

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각 발전소는 과거 몇 십 년 동안 축적된 경험과 자료, 파로스가 보낸 분석 등을 종합해 그때그때 홍수조절 방안을 모색하고, 필요에 따라 통계처와의 협력 및 검토를 통해 수문을 조작합니다. 예를 들어, 팔당은 날씨가 맑지만 화천에 비가 많이 온다면 춘천, 의암, 청평, 팔당이 차례로 수문을 열어 물을 흘려보내고, 반대로 팔당에만 비가 많이 올 경우 위쪽의 댐 문을 닫아 팔당의 수위를 최소화시키는 방식입니다.

이처럼 댐의 수문은 홍수를 유기적으로 조절해주는 안전판입니다. 하지만 폭우와 태풍이 발생해 많은 물이 일시에 유입돼 예상치 못한 피해가 발생할 수도 있는데, 이를 막기 위해 각 수력발전소들은 방송 및 연락망을 통해 관련 정보를 실시간으로 공유한다고 합니다.

 

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매년 홍수기를 대비해 점검되는 수력설비는 C급 정비입니다. C급 정비란 보조기기의 분해 정비를 뜻합니다. 구체적인 작업은 여름철 홍수기의 원활한 수문조작이 가능하도록 수문 권양설비에 윤활유와 그리스의 보충, 홍수기에 유입되는 수상 부유물을 신속히 제거하는 제진설비의 정비, 풍수기 수차발전기의 지속적인 최대 부하운전을 가능하게 하는 취약 발전설비의 정비 등으로 이뤄집니다.

권양설비에 윤활유와 그리스룰 보충하는 것은 수문을 올리고 내리는 거대한 체인이 잘 돌아가도록 하기 위해서입니다. 제진설비 점검은 상류로 떠내려 오는 쓰레기들을 수거해 수문에 설치된 스크린이 막히지 않도록 하는 작업입니다.

그리고 취약 발전설비 정비란 보조기기 작동에 문제가 없도록 미리 점검하고 최상의 상태를 유지하게끔 하는 작업을 말합니다. 이밖에 발전기를 제외한 나머지 중요설비들을 정비하는 B급 점검은 3년 주기로 이뤄지며, 수차발전기를 100% 분해 정비하는 A급 점검은 6년 주기로 시행되고 있습니다.

 

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이날 탐방의 안내를 맡은 한국수력원자력 팔당수력발전소 기계정비팀 김종식 차장님은 다음과 같은 말로 팔당수력발전소 운영진의 업무자세를 대변했습니다.

“팔당수력발전소는 남한강과 북한강이 합류되는 지점으로, 서울에서 가장 가까운 곳에 설치된 친환경발전소입니다. 저희 발전소는 진기공급은 물론, 여름철 효율적인 홍수조절로 상하류 주민들의 피해를 최소화 하고, 2,500만 명이 살고 있는 수도권에 항상 깨끗한 생활용수를 공급할 수 있도록 적극적인 노력과 책임을 다할 것을 약속드립니다.”

팔당댐의 운영과 시설 점검에 만전을 기하는 안전원들의 의지가 느껴지는데요, 이분들이 이처럼 열심히 일하니 곧 다가올 올해 장마도 걱정할 일이 없겠죠?

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