< 연구결과 요약 >
과 제 명 수차 발전의 원리를 이용한 생활폐수로 발전 가능성 연구
연구목표
1) 고층아파트에서 나오는 생활폐수의 위치에너지를 이용한 수차발전 가능성 탐구
2) 수차 모형을 제작하고 변인에 따른 데이터를 분석을 통한 수차발전 가능성 탐구
3) 실생활에서 생활 폐수를 접목시켰을 때 효율성 및 가능성 모색
연구방법
1) 수차모형을 펠톤(Pelton)과 판 프로펠러로 수차를 제작함.
2) 첫 번째 실험 : 9000cc 물을 이용한 수차 발전 실험
3) 두 번째 실험 : 수도꼭지에 호스를 연결하여 흘려보내는 물을 이용한 수차 발전 실험
4) 세 번째 실험 : 수도꼭지의 돌리는 횟수에 따른 유량 차이에 따른 수차 발전 실험
5) 네 번째 실험 : 브레드보드에 연결하여 LED를 켤 수 있는지 알아 보는 실험
6) 실험한 데이터를 이용해 실제 아파트의 층고와 한 가정의 한 달 상 수 사용량으로 하수량을 설정하여 실제 식에 대입
연구성과
1) 수차 발전 모형을 설계하고 직접 모형을 제작 2) 제작한 모형을 이용해 실험을 진행
3) 측정한 데이터와 기존 발전기의 발전량을 구하는 식을 이용해 실제 아파트에 설치했을 때의 가능성을 확인
4) 진행한 실험 측정한 데이터(전압)를 실제 상황에 접목시켜 보았을 때의 발전량은 훨씬 많을 것으로 예상. 이를 통해 소수력 발전으로 써의 가능성을 증명함.
(Key words)주요어
소수력발전, 위치에너지, 시리얼통신, 실제 아파트 접목 가능성
1. 개요
□ 연구 동기 및 목적
○ 연구동기
- 우리는 지구과학 시간에 지속가능한 발전과 친환경 에너지에 대해 공부하면서 수차발전에 대하여 알게 되었다. 그리고 요즘 에너지 부족 문제가 점점 사회적으로 관심이 커지면서 신재생에너지, 친환경에너 지가 중요하게 되었다. 화석에너지가 고갈되어가고 에너지 부족 문제 가 사회적 이슈가 되면서 이 연구를 시작하게 된 계기도 있다. 이 수차 발전을 어디에 접목시키면 좋을지 생각 하던 중 생활 폐수와 빗물을 떠올리게 되었는데 사람들이 살고 있는 곳이니 만큼 빗물 보다 생활폐 수가 많이 존재하며 빗물과 다르게 항상 존재할 것이므로 생활폐수를 선택하였다. 이 생활폐수(혹은 하수)가 그냥 흘러가버리는 것보다 이것 을 에너지생산의 하나의 방법으로 쓰는 것이 더 좋을 것이라고 생각하 였고 이것을 실현하는 방법을 찾기 위해 이 연구를 시작하게 되었다.
그리고 아파트의 생활폐수(혹은 하수)로 발전을 진행하게 된 이유 중에 는 최근 고층 아파트는 높이가 높으므로 위치에너지가 클 것 이라고 생각한 것이 있었고, 이 위치에너지를 이용한 발전을 했을 때 발전량은 어느 정도 되어 경제성이 있을 거라고 예상해서 하수도관에서 생활폐 수가 내려갈 때의 위치에너지를 이용한 수차발전을 계획하게 되었다.
비록 우리가 진행하려는 연구의 발전은 대규모 발전은 아니지만 한 아파트 단지를 예로 들었을 때 동의 개수가 23동이고 각 동의 최고층을 20층 이라고 가정한 후 한 동에 3개의 라인이 있다고 가정하고 각 라인 당 1개의 수차발전기를 설치하면 23×3으로 69개의 수차발전기 가 설치될 것이다. 발전양은 적더라도 생활폐수는 사람이 생활하는 한 계속 배출될 것이므로 발전량을 모았을 때 발전양이 경제성부분에 서 가능성이 있다고 생각하기 때문에 이 연구를 진행하게 되었다.
○ 연구의 필요성
- 에너지 해외 의존도가 97%에 육박하고 있는 우리나라의 입장에서 우리나라의 에너지 고갈 문제는 우리에게 심각한 문제이다. 그리고 에너지 부족 문제가 날로 커짐에 따라 사람들은 더 다양하고 많은 곳에서 에너지를 찾고 있고 에너지 수급의 안정성을 확보하는 것이 국가적 당면과제가 되었다. 또 석유나 석탄과 같이 현재의 주 에너지원 인 화석에너지는 지구상에서 매장지역, 즉 자원의 편중이 심하기 때문 에 가격과 공급 면에서 항상 불안정한 요소를 지닌다. 이에 따라 우리는 화석연료의 의존도를 줄여나갈 뿐만 아니라 환경에 영향을 미치지 않고 고갈될 염려가 없는 새로운 에너지원을 찾아 대체 에너지와 청정 에너지 개발을 위하여 노력하고 있다. 또한 우리는 사용되지 못하고 버려지는 에너지에 대한 관심 역시 높아지고 있다. 이 연구는 하수도관 에서 생활 폐수가 흐를 때 발생되는 물의 위치 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수 있는 가능성을 탐구해보는 연구로서 하수도관에서 흐르는 생활폐수의 위치 에너지로서의 이용가치를 높여줄 뿐만 아니라 에너 지 부족 문제의 해결에 한 발 더 나아가게끔 한다. 우리나라의 소수력발 전은 다른 에너지원에 비해 적은 예산지원으로 초기시장 형성에 실패 해 경제성이 부족한 에너지라는 부정적인 인식이 지배적이다. 또한 국내에서 사용되는 발전기의 대부분은 주문제작 방식으로 공급되고 있다. 그리고 현재의 선진국 대비 기술수준은 60%로, 70~90%까지 높여 야 한다. 소수력 발전의 기술수준은 전반적으로 선진국의 50~70% 수준 이다. 수차 등 주요 핵심기술은 55% 수준이며, 특히 주요 시스템기술, 수차효율 기술수준이 외국에 비해서 낮은 것으로 평가되고 있다. 국내 소수력 발전 시장이 협소하여 대량생산을 위한 기술개발과 원가절감 등의 경쟁력 제고에 한계가 있다. 또한 국내 산업기반이 취약한데다 수요창출이 되지 않은 분야의 연구개발이 이루어지지 않아서 연구인 력, 연구기반 등 기술개발을 위한 기반도 열악하다.
○ 연구목적
- 이 연구 목적은 최근에 건설되는 아파트의 하수관에서 떨어지는 폐수 의 위치에너지를 이용하여 발전 가능성을 연구하는 것 이다. 최근 건설
되는 아파트는 고층 높이인 경우가 많은데 그 높이를 이용하여 발전을 하는 것이다. 그래서 우리는 이 연구를 통해서 하수도관에 수차발전기 를 설치하여 전력을 생산하는 것이 가능한 가를 확인하는 실험을 할 것이다. 모형을 직접 설계하고 제작하여 전압을 측정하는 실험을 함으 로써 실제 아파트에 설치했을 때 경제성이 있는 가를 알아볼 것이다.
또 우리는 아파트 하수도관에 수차발전기를 설치하여 에너지를 생산 하는 것으로 기존의 하수도관에 최소한의 장치를 설치하여 보다 효율 적으로 에너지를 생산하여 화석연료의 비중을 줄일 수 있는 가능성을 연구하는 것이다. 빗물을 활용하여 발전을 하는 것 보다 흐르는 양이 많은 생활폐수에 발전기를 설치하는 것이기 때문에 발전양이 많아 더욱 효율적일 것이다. 그러므로 본 연구의 최종목적은 하수도관 끝에 설치한 수차발전기에서 생산한 전기에너지가 실제 하수도관에 설치했 을 때 실용성이 있는 가 이다. 그렇게 되면 외국으로부터 수입하는 연료에 대한 의존도는 낮아 질 수 있을 것 이다. 그리고 더 나아가 새로 짓는 건물뿐만 아니라 이미 지어진 건물 혹은 아파트에 설치하게 되면 더 많은 사람들에게 전력을 공급 할 수 있을 것이다.
□ 연구범위
○ 연구범위
- 우리의 연구 범위는 다음과 같다고 할 수 있다. 우선 큰 범위로는 물리와 환경으로 나타낼 수 있다. 여기서 더 세부적인 범위로 들어가자 면 물리 중에서도 전기에 대한 분야이고, 환경 중에서도 친환경 발전에 대한 분야가 우리의 연구의 범위라고 할 수 있다.
○ 진행단계
- 먼저 연구주제를 선정한 뒤 선행연구를 찾아보고 관련 논문을 찾아본 다. 연구에 필요한 이론적 배경을 찾아 원리를 파악한다. 연구방법에 대해 생각해보고 실험에 대해 계획을 짠다. 선행연구를 실험한 후 보안 해야 할 점과 수정해야할 점을 발견 후 본 실험에 반영한다. 본 실험을
진행 후 데이터 결과를 분석하고 결론을 낸다. 실험 결과와 실험 전 예상결과와 비교를 해본 후 데이터 분석을 도출해내 효율적인 실험 방법으로 실제 발전에 접목시킨다.
2. 연구 수행 내용
□ 이론적 배경 및 선행 연구
○ 이론적 배경 - 발전기의 원리
전자기유도(電磁氣誘導)는 자기장이 변하는 곳에 있는 도체에 전위차 (전압)가 발생하는 현상을 말하며, 이 때 발생한 전압은 자속밀도 (magnetic flux)의 변화율에 비례한다.
그림 1 발전기의 원리
그림 ㈎와 같이 코일에 자석이 다가오면 코일에 전류가 유도된다.
자석이 멀어지면 반대 방향으로 전류가 흐른다. 그림 ㈏와 같이 자기장 안에 있는 코일을 잡아당기면 코일에 그림과 같이 전류가 흐른다. 물론 반대로 밀면 반대 방향으로 전류가 흐른다. 코일에 건전지 등의 어떠한 전원이 연결되어 있지 않은 상태에서 유도 전류가 흐르려면 자석의 운동이 있어야 하며 역으로 자석은 가만히 있고 코일이 운동하여도 역시 유도 전류는 흐르게 된다. 그런데 아무리 센 자석이라고 해도 가만히 있으면 유도 전류가 생기지 않는다.
이처럼 자계의 변화에 의해 도체에 기전력이 발생하는 현상을 전자
기유도라고 하며 이 기전력을 유도기전력, 흐르는 전류를 유도전류라 고 한다. 유도기전력의 크기에 관해 마이클 패러데이는 ‘유도기전력 은 코일을 관통하는 자력선이 변화하는 속도에 비례한다.’라는 법칙 을 발견하였으며 이 패러데이의 법칙을 패러데이의 전자기 유도 법칙 이라고 한다.
패러데이의 법칙을 수식으로 쓰면
그림 2 패러데이의 법칙
이 식에서 ℇ은 유도기전력이다. 만일 위의 그림에서 회로에 저항 R이 연결되어 있다면 회로에는 ℹ= ℇ/ℜ만큼의 전류가 흐른다. 위 식 우변의 Øß는 회로로 둘러싸인 면을 지나가는 자기장의 선속(flux) 이다. 즉 전기가 흐를 수 있는 도선으로 연결된 폐회로가 자기장에 놓여 있고, 이 자기장의 선속이 시간에 따라 변화하는 변화율이 회로에 유도되는 유도기전력과 같다.
패러데이의 법칙에 우변에 쓴 (-)부호는 유도기전력이 어떤 방 향으로 생기느냐를 정해준다. (-)부호는 주어진 계(界)의 변화를 억제하는 방향으로 유도기전력이 유도되게 한다고 말한다. 특별히 유도 기전력이 이렇게 변화를 억제하는 방향으로 유도된다는 사 실이 렌츠라는 사람에 의해 처음으로 지적되었으며, 패러데이의 법칙에서 이 (-)부호를 따로 렌츠의 법칙이라고 부르기도 한다.
- 배수관의 종류와 그에 따른 특징
그림 3 배수관의 구조
우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 배수관의 구성은 일반적으로 각 기구의 배수구 → 트랩 → 기구 배수관 → 배수수평지관 → 배수수직관
→ 배수수평주관의 순으로 연결되어 건물 밖의 배수탱크를 거쳐 부지 배수관에 접속된다. 배수계통의 관내흐름은 펌프압송부분을 제외하고 는 원칙적으로 대기압 하에서 자연유하 하도록 해야 한다. 이 때문에 배수관이 만수(滿水)가 되어 흐르는 일이 없도록 해야 한다. 배수관내 의 흐름은 간헐적으로 배수되는 물과 공기가 뒤섞인 2 상류(二狀流)의 불규칙한 흐름으로, 경우에 따라서는 오물ㆍ종이 등 고형물이 포함된 다.
·기구배수관 : 위생기구의 트랩직후에서 배수수평지관 등 다른 배수관으로 접속하기까지의 배수관이다. 배수계통 중 관경이 가장 적으며, 더욱이 기구에서의 배수 가 단시간에 집중하여 유입함으로 매우 혼란한 흐 름이 된다.
·배수수평지관 : 기구배수관의 배수를 배수수직관으로 이끌어 주 는 수평관이다. 접속되는 각 기구에서의 여러 특 성상 배수가 불규칙적이고 혼란된 상태로 유입 됨으로서 유속이나 유수깊이의 변화가 극심하다.
·배수수직관 : 배수수평지관, 기구배수관 및 기기의 배수를 모아 배수수평주관으로 이끌어주는 수직관이다.
·배수수평주관 : 배수수직관ㆍ기타 배수관 및 기기에서의 배수를 모아 건물 밖의 배수탱크나 부지배수관으로 이 끌어주는 배수관이다.
- 배수관 내부에서의 유체 흐름
그림 4 배수관 내부에서의 유체 흐름
수직관내에 유입된 배수는 관의 내 벽면 둘레를 거의 균일한 두께를 갖는 둥근 물테의 상태로 흘러내리고, 관의 중심부는 물방울과 공기가 혼합된 상태의 공기 핵을 형성한다. 이때 흘러내리는 속도는 중력가속 도를 받아 수직관 내를 낙하하는 동안에 속도가 증가하나, 관 내벽 및 중심부 공기와의 마찰저항도 유속의 제곱에 비례하여 증대하므로, 마침내 양자가 균형이 잡혀 거의 일정한 유속이 된다. 이와 같이 관 내벽 및 공기와의 마찰저항과 평형이 되는 유속을 종국유속이라 하며, 주철관에서는 약 5-12m/sec이다. 또 수직관에 유입한 후 종국유속에 도달하기까지의 흘러내린 길이를 종국길이라 하며, 관경・배수량・관 내벽의 거칠기 등에 따라 다르나 보통 3-6m정도이며 최대 20m가 되는 경우도 있다.『Wyly』와 『Eaton』은 아래와 같은 종국유속 및 종국 길이에 관한 실험식을 유도하고 있다.
Vs = 0.635(Q/D) Ls = 0.144ν
νs : 종국유속[m/s] Ls : 종국길이[m]
Q : 배수유량[ℓ/s] D : 수직관의 지름[m]
- 아두이노(Arduino)의 정의와 기본원리
아두이노(Arduino)는 오픈 소스를 기반으로 한 단일 보드 마이크로컨 트롤러로 완성 된 보드(상품)와 관련 개발 도구 및 환경을 말한다.
아두이노는 다수의 스위치나 센서로부터 값을 받아들여, LED나 모터 와 같은 외부 전자 장치들을 통제함으로써 환경과 상호작용이 가능한 물건을 만들어 낼 수 있다. 임베디드 시스템(Embedded system) 중의 하나로 쉽게 개발할 수 있는 환경을 이용하여, 장치를 제어할 수 있다.
그림 5 아두이노(우노 R3보드)
○ 선행연구
- 일본 NHK 빌딩 내 소수력 발전소(기업체 운영형) 사례
일본 방송사 NHK에서는 하나의 경영방침으로서 환경경영을 모토 로 하고 있으며 에너지 절약형 기기의 개발을 동시에 추진하고 있다. 이의 일환으로 방송센터 내의 사무실 등을 냉온방하는 설비 의 배관에 소수력발전설비(마이크로수력발전시스템)를 도입하여
2008년 5월 7일부터 운전을 개시하고 있다.
최대출력 최대사용수량 유효낙차 수차 사용용도
9kw 3.2m 28m 프란시스 수차 자가소비매
표 1 NHK빌딩 내 소수력 발전소
그림 6 NHK빌딩 내 발전기
그림 7 NHK빌딩
NHK에 의하면2008년도의 1년간 발전한 발전량은 44,427kWh, 2009년도는40,278kWh, 2010년도에는42,267kWh로서 3년간 약 70t-CO2(CO2환산계수:0.555kg-Co2/kWh)의 CO2 삭감효과가 있었 다. 특히 냉방을 자주 사용하는7-8월에는 1개월에5,000kWh 이상 의 발전량을 보였다.
□ 연구주제의 선정
○ 연구주제의 선정
- 먼저 연구주제를 선정한 뒤 선행연구를 찾아보고 관련 논문 을 찾아본다. 연구에 필요한 이론적 배경을 찾아 원리를 파악한 다. 그 후 연구방법에 대해 생각해보고 실험에 대해 계획을 수립 한다. 사전실험을 한 후 보안해야 할 점과 수정해야할 점을 발견
후 본 실험에 반영한다. 수립한 계획과 사전실험을 통해 얻은 지 식을 바탕으로 본 실험을 진행 후 데이터 결과를 분석하고 결론 을 낸다. 마지막으로 실험 결과와 실험 전 예상결과와 비교를 해 본 후 데이터 분석을 도출해내 효율적인 실험 방법으로 실제 발 전에 접목시킨다.
○ 연구주제
- 우리의 연구주제는 수차발전의 원리를 이용한 생활폐수로 발 전 가능성 연구이다. 쉽게 생각하면 하수도관에서 떨어지는 생활 폐수(혹은 하수)를 이용하여 수차 프로펠러가 돌아가 발전기를 돌 려 전력을 생산하는 것이다. 아파트나 건물에 있는 주방, 욕실, 세 면장, 세척장 등에서의 배수를 처리장으로 보내기 위한 배수관의 폐수의 위치에너지를 이용하여 배수관의 아래 부분에 발전기를 설치하여 발전을 할 것이다. 우리 주변 아파트에서 볼 수 있는 배 수관의 구조는 각 가정의 기구에서 나온 폐수가 각 가정의 트랩 을 통해 기구 배수관을 통해 배수수평지관을 통해 같은 라인의 각 층의 폐수들이 배수수직관을 통해 수직으로 내려가게 되는데 우리는 배수수직관을 내려갈 때 폐수의 위치에너지를 이용하여 직접 제작한 수차 프로펠러와 펠톤(pelton) 프로펠러를 돌려 발전 기를 돌려 전력을 생산할 것이다. 우리는 높이별로, 폐수의 양을 다르게 가정하여 최대 전압을 측정 할 것이고, 최종적으로 실제 아파트에 설치한다고 가정 했을 때 경제성이 있는가를 확인 할 것이다.
□ 연구 방법
○ 모형제작
- 아크릴 상자 2개에 각각 프로펠러와 펠톤(Pelton)을 설치하고 아
크릴 상자 윗면에 지름 6cm인 구멍을 뚫어 떨어지는 물이 프로펠 러와 펠톤(Pelton)의 한쪽 면에 닿을 수 있게 한다.
- 펠톤(Pelton)과 프로펠러에 벨트와 풀리를 연결하여 발전기를 돌 릴 수 있도록 한다.
- 조작 변인에 따라 박스에 설치하는 파이프의 개수를 달리 한다.
(파이프 개수 : 1개, 2개)
- 지름 6cm인 파이프를 지지해줄 지름 15cm인 아크릴 파이프를 덧씌운다.
그림 8 모형 1
그림 9 모형 2
○ 연구방법
- 기본적으로 동일한 조건의 실험은 세 번 진행하는 것으로 한다.
변인은 떨어지는 물의 높이, 그리고 수차의 종류로 할 것이다.
- 떨어지는 물의 높이
떨어지는 물의 높이는 0.5m와 1.0m, 1.5m로 진행하며 이 높이는 지름 6cm, 높이 0.5m의 아크릴 파이프를 몇 개 연결하느냐에 따 라 결정되도록 할 것이다.( 아크릴 파이프 1개=떨어지는 물의 높 이 0.5m, 아크릴 파이프 2개=떨어지는 물의 높이 1m, 아크릴 파 이프 3개=떨어지는 물의 높이 1.5m)
- 물을 떨어뜨리는 방식
초기에는 물을 떨어뜨릴 때 아크릴 파이프의 벽면을 타고 흘러 내려가는 것이 아니라 수차에 직접적으로 부었으나 이는 실제 하 수도관에서 생활폐수가 떨어질 때와 상황이 유사하지 않다고 판 단하여 물을 아크릴 파이프 벽면에 부어서 실제 하수도관에서 생 활폐수가 떨어지는 상황과 유사하도록 설정을 변경하였다.
- 수차의 종류
연구를 계획하는 단계에서 우리는 수차의 종류에 변화를 주어 비 교 실험을 진행해보려 하였다. 그렇게 해서 우리는 우리가 제작한 프로펠러와 펠톤(Pelton)을 수차로 사용한 발전기를 각각 제작하 여 실험을 진행할 것이다. 프로펠러는 지름 12cm의 반원 아크릴 판을 봉에 사방으로 붙여 제작하였고 펠톤(Pelton)은 시중에서 판 매하는 것을 구입하여 실험을 진행할 것이다.
그림 10 프로펠러
그림 11 펠톤
□ 연구 활동 및 과정(사전실험) ○ 사전실험
- 수차 발전기 키트(사전실험1)
우리는 기본적인 수차발전의 구조와 방법을 눈과 손으로 익히기 위하여 수차발전기 키트를 구입하여 제작해보기로 하였다. 수차발 전기 키트는 인터넷으로 구매하여 진행하였다.
- 제작과정
수차발전기의 본체인 아크릴 상자를 제작한 뒤 안 쪽에 소형 발 전기와 프로펠러를 연결하고 발전기와 발광 다이오드(LED)와 연 결시킨다.
그림 12 수차 키트1
그림 13 수차 키트2
- 알게 된 점
정확하게 프로펠러 날개부분에 물줄기가 닿아야 한다. 만약 그렇 지 않으면 프로펠러가 제대로 돌아가지 않는다.
생각보다 발광 다이오드(LED)를 켜는 것이 어려웠다. 본 연구에 서는 이를 감안 하여 전기를 생산하도록 할 것이다.
물줄기가 높은 곳에서 떨어지는 것과 정확히 떨어지는 것을 감안 하여 물이 떨어지는 적절한 높이를 찾아야한다.
우리는 위와 같은 실험을 통해 느낀 바와 알게 된 점을 본 연구 에 반영하여 조작변인에 물이 떨어지는 높이를 넣어 가장 많이 전기 생산이 되는 높이를 찾고 이를 통해 가장 효율이 좋은 모델 을 선정 할 것이다.
- 1차 교수님 자문
연구를 진행하기에 앞서서 전반적인 계획에 대한 자문을 구하였다.
우리가 구상한 모형에 대하여 관의 너비와 판의 크기를 알맞게 조절해
야한다는 말씀과 교류를 직류로 바꾸어야하기 때문에 관련회로를 찾 고 연구해보하고 하셨다. 또한 전기의 생산에서 그치지 않고 이를 실생 활과 연관지어볼 방안을 모색하여보라고 하셨다. 우리는 이러한 자문 내용을 연구에 반영할 것이다.
- 사전실험2 모형제작
지름15cm 높이 18cm인 아크릴 파이프2개와 지름 15cm 높이 30cm인 아크릴 파이프3개를 제작한다.
지름 12cm의 반원을 상하좌우로 네 군데에 붙여 만든 프로펠러를 만든다.
높이 18cm인 한 아크릴 파이프윗부분에 프로펠러를 설치한다.
그림 14 모형
그림 15 모형
그 파이프 위에 나머지 파이프 5개를 이어서 높이를 108cm로 만든다.
- 2차 교수님 자문
사전실험을 진행하던 중 우리는 발전기에 대해 고민하였다. 발전기를 구하는 방법과 어떤 발전기가 우리의 연구와 적합한지에 조언을 해주 셨다. 우선 발전기는 인터넷과 같은 곳으로 구매가 가능할 수 있지만 직접상가들을 다니면서 조사해보고 사는 것이 좋을 것이라고 말씀해 주셨다. 또한 토크가 너무 세면 수차가 잘 돌지 못하고 반대로 너무 약해도 전력생산이 잘 되지 않으므로 이에 대해 논의 해보고 적당한 것을 찾아보라고 조언 해주셨다.
- 사전실험진행
높이 108cm인 파이프 맨 위에서 물을 떨어뜨려 그때의 프로펠 러의 회전수를 세어본다.
- 사전실험에서의 문제점
프로펠러 연결부위에서 물이 샌다.
모형 전체의 배수가 원활하지 못하다.
회전수를 측정하는데 어려움이 있다.
물이 프로펠러로 떨어지지 못하고 프로펠러와 파이프 사이의 공 간으로 떨어진다.
- 개선방향
위 실험에서의 문제점에서 볼 때 전체적인 모형 구조를 바꾸어 야한다는 결론이 나왔다. 그래서 우리는 프로펠러와 펠톤(Pelton) 을 각각 아크릴로 만든 박스에 넣고 직경이 15cm였던 아크릴 파 이프를 직경이 6cm인 아크릴 파이프로 교체 하여 이것을 프로펠 러의 한쪽 면과 펠톤(Pelton)의 바스킷 방향으로 향하게 하는 구 조로 변경하기로 하였다.
회전수를 측정하지 않고 바로 발전기를 모형에 달기로 하였다. 이 때 사용되는 발전기는 미니솔라에서 만든 풍력발전기 교육키트에 서 분리해낸 발전기를 사용하기로 하였다.
프로펠러와 펠톤(Pelton)이 들어있는 박스를 선행연구에서 사용되 었던 직경 15cm, 높이 18cm인 파이프 위에 두어 배수를 원활하게 할 것이다.
○ 가설설정
- 수차의 종류(아크릴 프로펠러, 펠톤)의 따른 전압,전류 측정
우리는 전체적인 실험에서의 조작변인을 수차의 종류로 두었다.
우리는 프로펠러와 펠톤(Pelton), 두 가지 수차로 실험을 진행하였 다. 실험을 설계하면서 우리는 보다 가벼운 종류의 수차인 프로펠 러가 보다 무거운 펠톤(Pelton)보다 생산되는 전기의 양이 많을
것이라고 가정하였다.
- 물의 위치에너지에 따른 전압, 전류 측정
우리는 물의 위치에너지가 많을수록 그 에너지가 위치에너지가 적을 때보다 운동에너지로 많이 전환된다는 기본 개념을 통해 물 이 떨어지는 높이가 높을수록 수차발전기에서 발전되는 전기의 양이 많아질 것이라는 가설을 설정할 수 있었다. 그래서 우리는 수차발전기의 파이프를 0.5m와 1m, 1.5m로 차이를 두고 1.5m의 파이프를 설치한 발전기에서 생산되는 전기의 양이 더 많을 것이 라고 가정하였다.
- 3차 자문(중간발표 컨설팅)
중간발표를 마치고 우리는 지금까지의 연구에 대하여 피드백을 받았 다. 우선 실생활과의 연관성을 찾아보라고 하셨다. 예를 들어 실제 하수량을 계산하여 이론상으로 발전 가능한 전력을 미리 계산해보는 식으로 실생활과의 연관성을 높이라는 조언이었다. 그리고 하수도관 에서 수차가 저항으로 작용하여 하수의 흐름을 막아 문제가 생기는 등 가능한 부작용에 대해 검토를 해보라고 조언해 주셨다.
○ 실험진행 - 모형 설계
우리는 사전실험을 통해 알게 된 점을 이용하여 실험에 필요한 수차 발전기를 제작하기 위하여 모형을 설계를 하였다.
그림 16 모형 설계도 1
그림 17 모형 설계도 2
그림 18 모형 설계도 3
그림 19 모형 설계도 4
그림 16는 사전실험에 진행했던 방법의 모형과 유사한 프로펠러 를 아크릴 박스에 넣은 후 베어링으로 축과 박스의 마찰을 줄였 다. 그리고 축의 동력을 발전기로 전달하기 위해서 벨트와 풀리를 사용하였는데 축(풀리) : 발전기(풀리) = 1 : 3 으로 설정하여 RPM (Revolution per minute)을 증가 시켰다.
그림 17은 수력 발전기의 종류 중 펠톤(Pelton)의 방식을 선정하 였는데 펠톤(Pelton)은 충동형 수차이다. 그래서 수압에 의해 버켓 에 부딪히는 물의 힘으로 회전력을 발생하게 되는 방식이다. 낙차 가 크고 유량이 적은 경우에 유용한 방식인데 고층아파트이므로 낙차가 클 것이라고 생각해 펠톤(Pelton)으로 선정하였다.
그림 20 펠톤
모형을 설계하고 제작하려 하였으나, 풀리제작, 접합, 제작을 하 는데 어려운 부분이 많아 의뢰한 부분이 있었다.
- 4차 교수님 자문
본격적으로 회로를 구성하기 위해서는 회로와 회로도에 대한 지 식의 필요성을 느끼고 어떤 책이 도움을 줄 지에 대해 교수님께 문자와 메일로 자문을 받았다. 교수님께서는 충전회로가 포함된 책을 보라고 추천해 주셨다.
- 5차 교수님 자문
회로도를 제작하고 싶었으나 이에 어려움을 느끼고 이에 대해 교 수님께 자문을 구하고자 하였다. 교수님은 이미 존재하는 회로를 조사하여 적용시키는 것이 좋을 것이라고 말씀해 주셨다.
- 회로 연결
발전기와 연결될 회로를 제작하는 과정에서 직접 회로도를 그려 내어 그 회로에 따라 연결하려 시도하였으나, 현재 우리의 수준으 로는 회로도를 직접 제작하여 회로를 연결해내기 어렵다는 판단 하에 선행연구 논문에 포함된 회로도를 참고하여 회로를 연결하 였다.
그림 21 회로도 1
위의 회로도를 구현해보기 위하여 우리는 집게전선과 저항, LED 전구, 발전기를 대신할 코인형 자석과 축전기를 이용하여 회로를 제작하였다.
그림 22 회로도 2
그러나 집게전선으로 회로를 연결 하게 되면 회로의 고정도 어렵 고 쉽게 혼선될 수 있을 뿐만 아니라 회로를 들고 다니는 것 자 체가 힘들었다. 그래서 회로를 한눈에 볼 수 있고 집게전선의 단 점을 보완해줄 수 있는 브레드보드를 통해 회로를 구현하였다.
집게전선으로 연결된 회로를 그대로 브레드보드에 점퍼선으로 연 결하여 발광 다이오드(LED)를 켜는 것에 성공하였다.
그림 23 브레드 보드 1
그림 24 브레드 보드 2
- 실험 진행
물이 한 부분으로 떨어져 일정한 방향으로 돌 수 있게 제작된 펠 톤(Pelton)과 판 프로펠러 모형을 0.5m파이프 관과 1m파이프 관, 1.5m파이프 관을 이용해 수차에 물이 닿게 하는 방법을 각각 다 르게 두었다.
사전실험에서 알게 된 점을 통해 우리는 파이프에서 나오는 물의 위치를 정확하게 조준하기 위하여 실험이 진행되는 동안 파이프 를 수차가 든 박스에 고정을 시켰고 발전기와 멀티미터 혹은 회 로를 전선으로 연결시켜 각각의 실험을 진행하였다. 각각의 실험
은 실험의 정확도를 높이기 위하여 3번씩 진행하였다.
- 실험 1 (수조를 이용한 낙차)
9000cc의 수조에 물을 담아 그 물을 쏟아서 발전을 하는 방법을 총 세 번 진행하여 각각 멀티미터를 사용해 측정한 최대 전압 값 의 평균을 구하였다.
- 실험 2 (호스를 이용한 낙차)
수도꼭지에 호스를 연결해 실제 하수도관과 비슷하게 재현하기 위해 물이 파이프 관의 벽면을 타고 흐르게 하는 방법을 총 세 번 진행하여 각각 멀티미터를 사용해 측정한 최대 전압 값의 평 균을 구하였다.
-
실험 3 (수도꼭지를 돌리는 횟수)수도꼭지에 호스를 연결해 수도꼭지를 돌리는 횟수마다 유량이 다르므로 수도꼭지를 돌리는 횟수를 변인으로 두어 각각 1바퀴, 1.25바퀴, 1.5바퀴를 돌려 각각 생산되어 나오는 최대 전압 값을 멀티미터를 이용해 측정하였다.
- 실험 4 (회로를 통한 전압 확인)
우리가 만들 모형에 회로가 설치된 브레드보드를 연결하여 실제 로 물을 부었을 때 그에 따른 전기에너지로 발광다이오드(LED)를 킬 수 있는가에 대한 실험을 진행하였다.
- 실생활과의 접목 가능성
우리는 단순히 실험을 진행해서 결과 값을 얻는 것에서 그치지 않고 이를 확장시켜서 실생활과 연관시켜보고자 하였다. 그래서 다양한 연관방법을 생각해보고 실현가능성에 대해 고민하였다.
- 6차 교수님 자문
우리는 실생활과 접목시킬 방안을 모색하던 중 어플리케이션과 연결 지어 보고자 하였다. 그리하여 우리는 이런 생각을 교수님께 말씀드렸고 교수님계서는 쉽지는 않을 것이라고 말씀하시면서 학 교 학생들에게 이에 대해 물어본 후 연락을 주시기로 하셨다.
- 7차 교수님 자문
교수님께서는 우리와 하고자 하는 것과 비슷한 어플리케이션을 제작한 학생들과 연결시켜주시기로 하셨다.
3. 연구 결과 및 시사점
□ 연구 결과
○ 연구과정 요약
우리가 한 연구의 과정은 다음으로 요약할 수 있다. 우선 본격적인 연구를 진행하기에 앞서서 선행된 연구와 관련이론에 대해 공부하였 다. 그것들을 공부한 뒤 사전실험을 진행하여 본 실험을 진행할 때에 주의해야할 것과 해야 할 것들을 알 수 있었다. 특히, 사전실험2의 실험모형을 제작하면서 알게 된 점을 통해 본 실험에 쓰일 모형을 제작할 때 도움이 되었다. 사전실험을 진행하면서 중간 중간 자문을 받음으로서 앞으로 진행할 실험의 방향을 바로잡을 수 있었다. 사전실 험을 진행한 후 우리는 본 실험을 위한 모형을 제작하고 이에 따른 가설을 설정했다. 그 가설은 물을 떨어뜨리는 높이가 높을수록, 그리고 펠톤(Pelton)보다는 우리가 제작한 프로펠러를 사용했을 때 전압 값이 높게 나올 것이라고 예상하였다. 이 가설을 바탕으로 실험을 진행하였 고 여기서 나아가 이 연구를 확장시킬 방안도 모색하여보았다. 몇 가지 생각이 나왔고, 우리는 이 데이터를 휴대전화의 어플리케이션과 연동 하여 실시간으로 전력 값을 보여주고자 하였다. 그러나 어플리케이션 의 제작에 어려움을 느끼고 행로를 바꾸어 아두이노와 접목시켜서 데이터 값을 컴퓨터 화면에 띄울 수 있도록 하였다.
○ 결과분석
- 실험 1 (수조를 이용한 낙차)
파이프 수직 높이
0.5m 1m
1차 5.57 6.07
2차 5.16 6.12
3차 5.36 6.03
평균 5.36 6.07
표 2 프로펠러 모형에서의 최대전압 측정 (단위 : V)
01
2 3 4 5 6 7
(단위:v)
0.5m 1m
1차
2차
3차
평균
1차 실험(프로펠러)
1차 실험 중에서도 프로펠러를 이용한 실험에서는 파이프관의 길이가 1m였을 때가 0.5m일 때보다 전압이 높게 측정이 되었다.
이는 높이가 증가함에 따라 생산되는 전기 에너지가 많아질 것이 라는 예상과 맞았다. 실험을 진행하면서 측정한 전류의 값은 0.5m일 때가 0.10A였고, 1m일 때가 0.11A여서 0.01A정도 밖에 차 이가 나지 않아서 큰 차이가 없다고 볼 수 있다.
파이프 수직 높이 0.5m 1m
1차 4.4 6.19
2차 5.5 6.25
3차 5.33 6.43
평균 5.08 6.29
표 3 펠톤 모형에서의 최대전압 측정 (단위 : V)
01
2 3 4 5 6 7
(단위:v)
0.5m 1m
1차 2차 3차 평균
1차 실험(펠톤)
1차 실험 중에서도 펠톤(Pelton)을 이용한 실험에서는 파이프관 의 길이에 대한 차이가 프로펠러보다 많다. 이 역시 높이는 생산 되는 전기 에너지에 비례한다는 것을 보여준다. 그러나 전력은 이번 실험 역시 높이에서 별다른 차이가 없었다.
전체적으로 실험 1에서는 펠톤(Pelton)과 프로펠러의 차이가 분명 하지 않았다. 그러나 물이 떨어지는 높이와 생산되는 전기 에너 지는 비례함을 알 수 있었다.
- 실험 2(호스를 이용한 낙차)
프로펠러 0.5m 1m 1.5m
1차 4.46 6.25 6.71
2차 4.43 6.42 6.91
3차 4.11 6.28 6.95
평균 4.33 6.32 6.86
표 4 프로펠러 모형에서의 최대전압 측정 (단위 : V)
0 2 4 6 8
(단위:v)
0.5m 1m 1.5m
1차
2차
3차
평균
2차 실험(프로펠러)
2차 실험 중에서 프로펠러를 통한 실험에서는 우리가 생산한 전 기의 전압 중 가장 높은 전압을 보여주었다. 또한 0.5m와 1m의 차이가 많이 나는 것을 볼 수 있다. 그러나 다른 실험과 마찬가 지로 전압에서는 큰 차이를 보이지 않았다.
펠톤 0.5m 1m 1.5m
1차 5.08 5.62 6.37
2차 5.16 5.76 6.31
3차 5.09 6.10 6.47
평균 5.11 5.83 6.38
표 5 펠톤 모형에서의 최대전압 측정 (단위 : V)
0
2 4 6 8
(단위:v)
0.5m 1m 1.5m
1차
2차
3차
평균
2차 실험(펠톤)
2차 실험 중 펠톤(Pelton)을 사용하는 실험에서는 전체적으 로 데이터 값이 작게 나왔다. 또한 높이에 따른 전압의 차이도 크지 않았고, 전류 역시 큰 차이가 없었다.
전반적으로 1.5m일 때는 프로펠러의 전압이 높게 측정 되었다.
이는 물이 떨어지는 높이가 높을 때에는 프로펠러를 이용한 발전 이 더 전기 생산이 많이 된다는 점이다. 또한 모든 실험에서 전 류의 차이는 거의 없었다.
- 실험 3(수도꼭지를 돌리는 횟수)
프로펠러 0.5m 1m 1.5m
1회전 3.3 3.5 4.5
1.25회전 4.7 5.1 5.7
1.5회전 5.5 5.9 6.2
표 6 프로펠러 모형에서의 최대전압 측정 (단위 : V)
0 2 4 6 8
(단위:v)
0.5m 1m 1.5m
1바퀴
1.25바퀴
1.5바퀴
3차 실험(프로펠러)
수도꼭지를 많이 돌릴수록 시간당 나오는 물의 양이 많아진다.
즉, 물의 양이 많아질수록 전압의 차이는 극명하였다. 다만, 높이 가 높아짐에 따라 전압이 높아지는 것은 잘 보이지 않았다.
펠톤 0.5m 1m 1.5m
1회전 3.7 4.4 4.7
1.25회전 4.4 5.4 5.6
1.5회전 5.2 5.7 6.0
표 7 펠톤 모형에서의 최대전압 측정 (단위 : V)
0
2 4 6 8
(단위:v)
0.5m 1m 1.5m
1바퀴
1.25바퀴
1.5바퀴
3차 실험(펠톤)
위의 프로펠러를 이용한 실험과 대체적으로 비슷하다. 수도 꼭지 회전수에 차이에 따라 전압의 크기가 비교적 많이 바뀌었 다. 그러나 위의 프로펠러를 이용한 실험과는 다르게 파이프 관 의 높이와 생산되는 전기량의 전압과는 비례함을 볼 수 있었다.
3차 실험에서는 실험전반에 있어서 프로펠러가 펠톤(Pelton)보다 전압이 높았다. 위의 1, 2차의 실험과 합쳐서 생각하여 보았을 때 프로펠러가 펠톤(Pelton)보다 생산되는 전기의 양에 전압이 높음 을 알 수 있다.
마지막으로 실험모형에 발광다이오드를 켤 수 있는 회로를 연결 하였다. 물이 일정하게 떨어지는 것이 아니어서 불이 계속 같은 밝기로 켜지지는 않았으나 우리가 실험에서 나오는 전압이 회로 의 저항을 이기고 발광다이오드를 켰다는 것에서 물의 위치에너 지가 커지고 물의 양이 많아진다면 가능성이 있다고 볼 수 있다.
○ 아파트에서의 발전 가정
우리는 우리의 연구 목적인 실제 아파트 하수도관에 수차발전기 를 설치하여 전력을 생산하는 것이 가능한 가를 확인하기 위해 우리가 실험한 데이터를 가지고 실제 사례를 대입시켜 보았다.
실험 3 방식으로 측정한 데이터를 이용하여 계산을 하였다.
프로펠러 모형으로 0.5m로 호스를 이용하여 물을 부은 실험에서 수도꼭지를 1.5회전 시켜 발전한 최대 전압은 5.5V 이었고, 최대
전류는 0.12A 였다. 1.5회전의 초당 유량은 1.053 이다. 우리는 실험한 데이터와 아파트를 비교하기 위해 계산을 해봤다.
위치 에너지 식에 대입을 하여 계산을 해보았다.
발전량을 구하는 식은 Ph = 9.8 × Qd × He × ns
여기서, Ph : 단위시간 발전량(kWh), Qd : 설계유량(m3/s), He : 유효낙차(m)
ns : 시스템효율(%). 이다. 발전량을 구하는 식은 기본적인 위치 에너지에 발전기의 효율을 곱한 것으로 우리의 데이터로 계산을 해보았다.
실험으로 얻은 위치에너지는 × × 이 다. 그리고
이므로 전류는 0.66W이다.위치 에너지에 비해 전류는 위치 에너지의 13%가 되었다. 그러므 로 우리의 시스템효율은 13%라고 볼수 있다.
이러한 식으로 실제 아파트를 가정하고 대입하여 계산을 해볼 것 이다.
우리가 가정한 아파트는 5층이고 외부 층고는 2.9m이다. 그러므 로 높이는 2.9×4=11.6m 로 설정할 것이다. 그리고 우리가 계산에 대입한 가정의 하수량은 5인 가족이고 한 달에 사용한 수도는 29.8이다. 29.8은 배출된 하수의 양은 아니지만 사용한 수도는 거의 다시 배출되기 때문에 배출된 하수의 양으로 설정하고 계산 을 할 것이다.
× × 이 되었고 이전의 계산으로 일반화 시키기는 어렵지만 전류는 위치에너지의 13%가 되었다고 가정하고 계산하면 전력은 한 달에 443,352W가 나왔다. kW로는 443.352 kW이다. 이렇게 동들이 모여 단지를 이루면 발전용량은 단지내 소수력 발전소를 이루어 화석연료의 비중을 줄일 수 있을 것이다.
- 8차 교수님자문
우리는 실제로 아파트에서 발전을 한다는 것을 가정한 후 얼마 나 전력이 생산될 건지에 대해 생각해보았고 이를 계산할 수 있 는 간단한 수식을 생각해내였다. 우리는 이 수식이 위와 같은 계 산에 적합한지를 여쭈어보았다. 교수님께서는 우리가 가정하여 세운 수식을 사용하기에 무리가 없을 것 이라고 하셨다. 또한 우 리는 우리가 사용하는 회로를 이 연구에 사용하는 것이 적합한지 에 대해 여쭈었고 기본적인 회로라서 사용하는데 무리가 없을 것 이라고 하셨다.
○ 실생활과의 연계
- 어플리케이션 개발 시도
우리는 6,7차 교수님자문을 통해 어플리케이션을 개발하여 이를 실생 활과 연결해보고자 하였다. 우리는 블루투스 통신을 이용하여 전압데 이터 값을 휴대전화에 설치된 어플리케이션으로 보내줌으로서 발전량 을 직접 보여주는 어플리케이션을 개발하기로 하였다.
- 9차 자문
우리는 교수님께서 연결해주신 대학생을 만나 뵙고 우리의 계획에 대해 말씀드렸다. 그랬더니 그 분께서 우리가 직접 어플리케이션을 만들기 에는 무리가 있다고 하시면서 일단은 현재 존재하는 블루투스 로 값을 받아 이를 휴대전화 화면에 띄울 수 있도록 해보자고 하셨다.
- 방향전환
그 대학생분의 말씀에 따라 우리는 현재 있는 어플리케이션을 사용하여 전압 값을 띄우고자 하였다. 우리는 이를 구현하기 위 하여 아두이노(Arduino)를 활용하기로 하였다. 아두이노(Arduino) 에 블루투스 모듈을 연결 한 후 시리얼 통신(Serial communication)의 속도를 같게 하였다. 그리고 각종 변수를 설정 하였다. 그리고 받은 데이터 값을 디스플레이에 표시하게 하였다.
수차발전기에서의 전압 값은 아두이노 보드에서 디지털 신호로 변환 후 블루투스 모듈로 전송되어 우리가 볼 수 있게 되는 것이 다.
그림 31 아두이노회로연결
○ 결론
생활폐수를 활용한 소수력 발전에 대한 가능성을 탐구해보고자 한 이번 연구를 통해 아파트의 하수도관에서의 소수력 발전이 가 능함을 알 수 있었다. 수차의 종류(아크릴 프로펠러, 펠톤)와 물의 위치에너지(파이프관의 길이 0.5m, 1m, 1.5m)등을 다르게 하여 실 험을 진행하였고, 그 결과, 물이 떨어지는 위치가 1.5m이면서 아 크릴 프로펠러를 설치하였을 때가 전압이 최대로 측정 되었다.
물이 덜어지는 위치가 0.5m일 때는 수차를 펠톤(Pelton)으로 하였 을 때가 아크릴 프로펠러를 사용하였을 때보다 최대 전압이 약간 높게 측정되는 경향을 보였지만 전체적으로는 두 수차에서의 최 대전압이 큰 차이가 발생하지 않았다. 또한 떨어지는 물의 위치 가 1m이었을 때는 0.5m이었을 때보다 물의 위치에너지가 커지므 로 전압의 최대치가 클 것이라고 예상하였는데 실제 실험에서도 물의 위치가 1m일 때가 0.5m일 때보다 최대 전압이 높게 측정되 었다. 특히 2차 실험에서는 1m일 때가 0.5m일 때보다 2V정도 높 게 측정됨으로서 차이를 보다 뚜렷이 나타내었다. 또한 회로를 이용한 실험에서는 회로를 발전기에 연결하는 동안에 발광 다이
오드의 불이 켜졌다는 점으로 볼 때, 실제로 이러한 수차발전기 를 아파트에서 설치하면 실험 때보다 물의 양도 많아지고, 물의 위치에너지도 커지므로 더 많은 전기를 생산할 수 있을 것이기 때문에 생활 폐수를 이용한 위와 같은 발전이 소수력발전의 한 가지 예로서 전기 생산과 활용의 가능성이 높아질 것이다. 그리 고 우리는 이 연구를 통해서 아파트 단지 내에서의 소수력 발전 의 가능성을 확인하였고, 비록 우리가 연구한 모델은 효율성이 13%로 좋지 않았지만, 높이, 유량 등에 맞게 상황에 맞는 모델을 제작한다면 주 전기에너지원은 아니지만, 부가적인 에너지원이 될 수 있을 것이다. 그리고 신재생에너지의 개발이 앞으로도 커 질 것 이다.
□ 시사점
○ 학습효과
우리는 이번 연구를 통해 다음과 같은 학습효과를 얻었다. 우선 연구 를 준비하는 과정에서 발전기의 구조와 원리에 대해 공부해볼 수 있었 고, 실험을 진행하기 위해 실시한 하수, 배수관의 구조, 배수관의 종류 와 그에 따른 특징, 배수관 내부에서의 유체 흐름 등을 알게 되었다.
또한 우리의 연구를 실생활에 적용시킬 방법을 고안하기 위해 아두이 노의 정의와 기본원리에 대해서도 배울 수 있었다. 그리고 이런 지식적 인 측면 외에 팀 활동을 통한 협력, 협동심, 배려와 존중 등을 준수하고 지키기 위해 노력하게 되었다.
○ 개선점
우리는 실험을 진행하면서 다음과 같은 점을 개선하면 연구가 더욱 알차고 풍성해질 것 이라고 생각하였다. 우선 물이 떨어지 는 높이를 다양하게 설정하여 높이에 따른 최대전압의 증가율을 구하고, 하수도관에서 하수를 모았다가 일정양이 되면 한 번에 방류하는 등, 전압 값을 극대화하여 보다 효율성이 좋은 모델을
제작하는 연구를 진행하고 싶다. 이뿐만 아니라 실험을 더 많이 반복하여 충분한 데이터를 얻고, 설정한 변인에 따른 차이를 보 다 명확하게 할 수 있는 방법을 찾고 싶다.
4. 홍보 및 사후 활용
□ 홍보
○ 홍보방법
우리는 우리의 연구를 알리기 위하여 다음과 같은 방법을 사용할 것이다. 우선 학교 및 외부 논문집에 게재하여 알리는 방안은 물 론이고, 학교 홈페이지 게시와 SNS등을 이용하여 우리의 연구 성 과를 확산시키는 방안을 추진할 것이다. 또한 기회가 된다면 이 번 연구에서 그치지 않고 활용도와 더욱 정확한 데이터를 내는 것을 포함한 후속연구를 진행하여 우리가 연구한 이 발전을 실제 로 사용될 수 있게끔 노력할 것이다.
○ 사후 활용 방안
우리의 연구 목적중 하나는 한 실제 아파트에 설치에서 발전을 진 행하는 것에 대한 가능성이다. 여기에서 알 수 있듯이 우리 연구 의 사후 활용방안은 실제 아파트에 설치하는 것이다. 실제 아파 트에 수차 발전기를 설치하여 여기서 얻어지는 전력을 아파트에 사용할 수 있게끔 하는 것이 이 연구의 사후 활용 방안이다. 아 파트뿐만 아니라 고층빌딩, 특히 목욕탕이나 수영장처럼 물 사용 량이 많은 곳에서는 더욱 도움이 될 것이다.
5. 참고문헌
- 나동훈(2010). 구미하수처리장 방류구 에서의 소수력 발전 설치 타 당성 평가에 관한 연구, 금오공과대학교 대학원 박사학위논문
- 산업자원부(2006). 2005년 신·재생 에너지 백서
- 서울특별시(1999). 하수처리장 방류수를 이용한 소수력발전소 건 설기술연구
- 이경배, 이은웅(2008). 소수력발전의 기술 및 시장동향. 대한전기 학회 하계학술대회 논문집
- 김경남·지경배·김충재(2012). 잉여유출수를 이용한 소수력 발전 및 주민 소득화 방안. 강원발전연구원
- 김재정. 플레밍의 오른손 법칙_발전기의 원리. KAI에비에이션 센 터 청소년 배움터 항공과학원리
- 차영수, 패러데이의 전자기 유도_전원변환장치. KAI에비에이션 센 터 청소년 배움터 항공과학원리
- 한국에너지공단. 배수 및 통기
- 한국농어촌공사 농어촌연구원(2013). 농업용수를 이용한 소수력발 전의 가동특성 및 효율향상기법 연구
- 남광현(2002). 신천하수종말처리시설 소수력발전 적용 검토. 대구경 북개발연구원
