어린이과학동아&수학동아 기사

수력발전은 우리 주변에서 보기 조금은 힘들어요.

여러분은 ‘댐’에 관하여 많이 들어보았을 것이에요.

댐이란 수력발전을 이루게 하는 시설물로, 이를 통하면 태양광발전보다 훨씬 큰 효율을 내서 전기를 생산할 수 있게 되지요.

강이나 호수 등에 있는 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 마련입니다. 이때 발생하는 낙차를 이용한 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 것을 수력 에너지라 합니다. 그리고 발전설비 용량이 5,000kW 이하는 소수력 발전으로 구분됩니다.

수력발전소의 가장 큰 장점은 친환경적이라는 점입니다. 수력발전은 물을 사용하여 전기를 생산함으로 연료비가 전혀 들지 않고 대기오염물질을 배출하지 않아 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소를 줄일 수 있습니다.

수력발전소는 전기생산뿐만 아니라 다양한 용도로 사용되고 있습니다. 첫 번째, 시민들에게 용수를 공급합니다. 두 번째, 집중 호우 시 댐 방류를 통한 홍수조절로 자연재해를 예방하고, 가뭄에는 댐에 저장된 물을 활용하여 농, 공업용수를 공급해 가뭄을 극복할 수 있게 해줍니다.

수력발전은 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동할 때 발생하는 위치에너지를 기계적 에너지(운동에너지)로 변환하고 이것을 다시 전기에너지로 변환하는 발전방식입니다.

가장 먼저, 댐에 저장되어있는 물이 떨어지면 스크린 취수구를 통해 수차에 유입됩니다. 물은 수차에 유입되면서 회전력을 발생시키고 방수로로 빠져나갑니다. 이때 수차에서 발생한 회전력에 의해 발전기에서 전기를 생산하고, 송전설비를 통하여 각 가정에 전기가 공급되는 원리입니다.

추가로 수차는 물레방아의 원리와 같습니다. 물의 위치에너지를 운동에너지로 바꾸는 역할을 합니다.

수력발전소의 발전과정에서 보시다시피 수력발전은 물이 떨어지는 힘을 이용하기에 별도의 연료 공급이 필요하지 않아 대기오염 물질을 전혀 배출하지 않음을 볼 수 있습니다.

수력발전은 많은 양의 전기에너지를 얻기 위해 낙차가 커야 하며, 낙차를 키우는 다양한 발전 방식을 가지고 있습니다. 물을 위에서 아래로 흘려보내는 수로식, 댐식, 댐수로식, 유역변경식과 아래에 있는 물을 끌어올려 다시 흘려보내는 양수식으로 크게 나누어집니다.

우리나라 에너지 총생산량 중 수력발전 비율은 약 1.7% (2015년 기준)를 차지하고 있습니다.

 

친환경적인 수력 발전의 장점에도 발전 비율이 낮은 이유는 무엇일까요?

 

바로, 기술적인 한계 때문입니다.

 

 

 

아직 기술적으로 해결되지 않은 부분이 많아 효율성 측면에서 전기 생산비용이 많이 들고 있습니다. 이러한 점 때문에 신재생에너지를 주 에너지원으로 사용할 엄두를 내지 못하고 있는 것이 현실입니다. 하루빨리 기술이 더욱 발전하여 신재생에너지의 에너지 생산량 비율이 늘었으면 합니다.

 

끝으로 미래에는 핵융합발전과 더불어 수력발전이 손꼽히는 친환경 에너지가 될 것으로 예상됩니다.

이상입니다, 김민준 기자였습니다.