•신에너지 및 재생에너지 개발이용보급촉진법

(1)

A l t e r n a t e E n e r g y L a b .

재생에너지 4. (소)수력

한국은 미래에 사용될 대체에너지로 석유, 석탄, 원자력, 천연가스가 아닌 에너지로 11개 분야를 지정 (대체에너지개발 및 이용·보급촉진법 제 2조)

재생에너지 태양열 태양광 _풍력 (소)수력

해양 지열 바이오매스 폐기물

신에너지 수소 연료전지 석탄액화가스화

신&재생에너지

(2)

4장 소수력 (Small Hydropower)

(3)

4-1.수력과 소수력 발전 범위

•2005년 이전

-수력 발전 : 물의 운동과 위치 에너지를 이용하여 발전 -소수력 발전 : 시설용량 10,000㎾이하의 수력 발전

(신재생에너지)

*한국수력원자력, 에너지관리공단 신재생에너지센터

(Hydropower) (Small Hydropower)

*”소수력”,에너지관리공단 신재생에너지샌터, 북스힐,

(4)

•신에너지 및 재생에너지 개발이용보급촉진법

-소수력을 포함한 수력 발전 : 신재생에너지

-신재생에너지 연구개발, 보급 대상은 주로 소수력 발전기 대상

발전

*한국수력원자력, 에너지관리공단 신재생에너지센터

(5)

•2000년전 그리스인 밀가루 제분

•1882년 미국 위슨콘신 최초 수력발전소

•1940년 미국 수력발전 전기 1920대비 3배

•2003년 미국 발전의 10%

*한국수자원공사, 백과사전

•발전량 캐나다, 미국, 러시아, 브라질, 중국 순

•노르웨이 수력 발전 거의 100% 담당

4-2.수력의 이용 역사

(6)

1400년대 -조선 세종때 물래방아 사용 기록 (정미, 제분)

-수차(펠톤수차) 제작

1905년 최초 수력발전소 청천강 지류 구룡강에 550㎾ 용량 운산수력 – 자가용

1912년 86㎾ 용량의 원산수력 - 사업용

1929년 부전강 20만㎾, 장진강 33.4만㎾, 허천강 35.5만㎾, 압록강 수풍 73.5만㎾가 건설 –북쪽

1931년 섬진강 운암 5,120㎾, 1937년 보성강 3,120㎾, 1943년 청평 1,2호기 3.96만㎾, 1944년 화천수력 1,2호기 5.4만㎾, 1945년 칠보수력 1.44만㎾ 등이

건설 - 남쪽

2008년 기준 국내(북한제외) 수력발전소 총 173대, 160.1만㎾

*한국수자원공사, 한국수력원자력, 백과사전

(7)

상쾌수차 하쾌수차 물레방아

*”소수력”,에너지관리공단 신재생에너지샌터, 북스힐, 야후

(8)

*백과사전, 야후

4-3. 수력발전의 장단점

*무연료/무공해 청정 발전이 가능

*다목적(저수, 홍수조절) 이용이 가능

*발전량 조절/ 발전 ON/OFF 용이

*높은 건설비/ 긴 건설기간

*부지선정에 제약이 많음

*기상에 영향을 받음

*환경에 영향을 끼침

*송전 손실/송전설비 비용

*”21세기 에너지 핸드북”, 쥬영흠, 대영사

(9)

4-4. 수력발전의 능력 산출식

-이론수력(전력)[kW]=9.8x유량[m³/s]x유효낙차[m]

-실출력 =이론수력x수차효율x발전기효율

*유량 : 면적 X 유속

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

(10)

*유효낙차 : 수두손실을 제외한 낙차

(11)

4-5. 수력발전의 분류

(12)

(1) 물 이용 방법에 의한 분류 -유입식 발전소

-조정지식 발전소 -저수지식 발전소

(2) 취수 방법에 의한 분류 -수로식 발전소

-댐식 발전소

-댐 수로식 발전소 -유역변경식

-양수식 발전소

(13)

(1) 물 이용 방법에 의한 분류 -유입식 발전소

-조정지식 발전소 -저수지식 발전소

(2) 취수 방법에 의한 분류 -수로식 발전소

-댐식 발전소

-댐 수로식 발전소 -유역변경식

-양수식 발전소

(14)

(1)물 이용 방법(설치 방식)에 의한 분류

-유입식 -조정지식 -저수지식

(15)

수로식 (2)취수 방법에 의한 분류

-수로식 -댐식

-댐 수로식 -유역변경식 -양수식

댐식

댐수로식 유역변경식 양수식

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

종류 특징

충동수차 (속도 수두)

펠톤(Pelton)수차.. -수차가 물에 완전히 잠기지 않음 -물은 수차의 일부 방향에서만 공급되며, 운동에너지 만을 전환

반동수차 (압력 수두)

프란시스수차(Francis)수차 -수차가 물에 완전히 잠김

프로펠러수차 펌프수차..

-수차의 원주방향에서 물 공급

- 동 압(dynamic pressure) 및 정압 (static pressure)이 전환

4-6. 수차의 종류 및 특징

압력수두(pressure head) :

압력이 작용하고 있는 관 등에서 내부의 액체가 갖는 압력을 액체의 높이로 환상했을 때의 높이 압력 = 비중량 × 수두

(21)

(22)

(23)

수백KW~ 효율 90%이상 10KW급 효율 60~80%

*수차의 효율

(24)

4-7. 소수력 발전

시설용량 10,000㎾이하의 수력발전 가.구조 :

나. 구분 :설비용량, 낙차, 발전방식(수로,댐,터널) 에 따라 분류

(25)

4-8. 소수력발전의 특징

• 지형과 생태계에 미치는 영향이 작다.

• 청정에너지이다.

• 건설기간이 짧고 유지관리가 용이하다.

• 지역경제활동에 기여한다.

• 농업용수나 상하수도와 연계가 가능하며, 발전에 의한 유지관리비 경감에 기여한다.

• 태양광, 풍력 발전 등에 비하여 공급 안전성이 우수하다.

(26)

4-9. 소수력 발전의 분류

분류 정의

1.설비용량

Micro hydropower Mini hydropower Small hydropower

100kW 미만 100∼ 1,000kW

1,000∼ 10,000kW

2. 낙 차

저낙차(Low head)

중낙차(Medium head) 고낙차(High head)

2∼20m 20∼150m 150m 이상

3. 발전방식

수로식(run-of-river type)

댐식(Storage type) 터널식(Tunnel type)

하천경사가 급한 중ㆍ 상류지역 하천경사가 작고 유량이 큰 지점 하천의 형태가 오메가( Ω)인 지점

*국내 소수력발전은 저낙차, 터널식 및 댐식으로 이용(예:방우리, 금강 등)

*한국수자원공사, 한국수력원자력

(27)

4-10. 소수력 이용 용수에 따른 분류

(28)

포천 소수력발전소 2940kW

외국



기술개발이 완료되어 상용화 보급됨 미국



80년대 소수력발전의 잠재지역 조사



90년대 수차의 표준화와 개도국에 대한 기술지원 일본



80년대 Sunshin계획 수차의 국산화개발과 소수력발전시스템 자동화연구를 수행



90년대 New Sunshin계획 수차의 표준화개발을 완료

4-11. 기술현황

*에너지관리공단 신재생에너지샌터, 한국에너지기술연구원,

(29)

국내



82년부터 소수력 개발 활성화방안 제정으로 기술개발



기술개발 동향

~99년 카프란수차 설계기술 및 국산화개발, 튜브라 수차개발 , 횡류형 수차 개발

카프란수차는 국산화율이 95%정도로 상용화 보급 전단계 99년 국내 소수력 자원조사 및 개발 활성화 방안 연구

2002년 국내 저수지, 다목적댐용 중·저낙차용 프란시스수차 기술개발을 착수하였음



91년~2001년 537백만원 (정부 430백만원) 투자

*에너지관리공단 신재생에너지샌터, 한국에너지기술연구원,

(30)

*2008 신에너지보급통계, 에너지관리공단 신재생에너지센터

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

A l t e r n a t e E n e r g y L a b . *2008 신에너지보급통계, 에너지관리공단 신재생에너지센터

(36)

*국내 발전

(37)

*국내 신재생에너지 발전

(38)

*국내 신재생에너지

(39)

(40)

*국가별 기술력 *2008 신에너지보급통계, 에너지관리공단 신재생에너지센터

(41)

*국내 기술력

(42)

*국내 소수력발전 보급 잠재량

(43)

일본 東芝 1kW 발전기

*소형 개발 예

(44)

광천 소수력 발전소( 450kW) 안동 소수력 발전소(1,500kW)

*국내 소수력 설치예

에너지관리공단 신재생에너지샌터,