Reference : 신들의 정원 – 강화풀밭농원 (최진만 기술사)
[문제31] 해수를 이용한 양수발전의 기술동향과 프랜트 개요에 관하여 설명하시오.
1.배 경
해안선의 지리적 여건이 양수발전에 유리한 경우가 많아 일본에서는 1950년대부터 해수양수발전기술을 조사하여 왔다.
그러나 해수를 이용함으로서 발생되는 고도의 기술적,환경적 과제가 해결할수 없었으므로 조기에 구체화 되지는 못하였으나 점차적인 관련기술의 개발에 힘입어 1980년대에는 기술적 신뢰성이 확보되었고 87년부터 실증시험에 착수하여 본격적인 타당성 검사가 시행중이다.
우리나라에서는 아직 시도되지 않고 있다.
2.기술개발 과제
2-1.해수에 의한 금속재료의 부식
펌프수차와 수압철관과 같이 고수압하의 조건에서 사용되는 대규모 구조물에서는 경제성,유지보수등의 측면에서 해수로 인한 부식 대책이 요구되고 발전소의 전체 금속구조물에 대한 경제적 내부식 대책이 필요하다.
2-2.해양생물의 부착
해수에 접하는 구조물에는 貝類의 부착에 따른 수로단면의 축소,租度계수의 증가가 예상되어 적절한 대책을 필요로 한다.
2-3.해수의 침투 및 비산
상부조정지 주변의 지형,지질조건등에 의해 해수의 지반침투로 주변 지하수계에 염분의 침투로 인한 영향과 조정지 수면에서의 강풍으로 인한 해수의 비산으로 주변 植生에 영향을 미칠수 있다.
3.해수용 양수발전 파이롯트 프랜트의 개요
3-1.상부 저수지댐
상부저수지의 댐은 저면부를 포함한 차수 SEAT를 표면에 처리한 차수형 DAM으로 한다
3-2.수압관로
수압관로는 상부조정지 저부 취수구에 접속된 斜坑방식으로 해수부식 및 해양생물 부착을 방지하기 위하여 FRP(Fiberglass Reinforced Plastics)관을 채용한다.
3-3.펌푸수차
런너,가이드베인의 재료에는 해수에 대한 부식성이 우수한 18Cr8Ni계 스테인레스 철강 개량재를 채용한다.케이싱,흡출관의 방식대책으로 전기방식 및 비닐에스텔계 프레그 도장을 채용한다. 주축封水장치에 세라믹이 이용된다.
3-4.발전전동기
가변속 양수발전시스템을 채용하여 양수시 afc운전을 할수 있도록 한다.여자장치에 GTO변환기를 사용하므로서 발전전동기의 용량 및 고조파 필터 용량을 저감시킨다.
4.향후전망
양수발전설비는 전력계통의 운영에 있어서 매우중요한 의미를 갖는다. 우리나라는 한정된 계통내에 원자력,유연탄등 대규모 전원설비의 운영이 불가피한 상황으로 저원가 기저설비의 가동율 향상을 위하여 심야의 기저설비에서 발생하는 잉여전력을 양수용동력으로 활용하는 것이다.
특히 우리나라와 같이 3면이 바다로 이루어진 지리적 조건을 유효하게 이용하기 위하여 해수를 이용한 양수발전소의 건설은 매우 유망한 기술로 전망되고 있으며 관련분야에 대한 깊은 연구가 요망된다.
[참고] 양수발전설비와 연료전지의 비교
| 항 목 |
양 수 발 전 |
연 료 전 지 |
|
| Peak부하용 |
중간 부하용 |
||
| 수 명 |
약 30년 |
약 10년 |
약 10년 |
| 충방전시간(HOUR) | 6 ～ 10 | 3 ～ 5 방전 5 ～ 10충전 |
10 방전 5 ～ 10 충전 |
| 효 율(%) |
70 |
60 ～ 70 |
70 ～ 80 |
| 에너지 밀도 (kwh/m3) |
0.7 | 30 ～ 100(전지본체) |
|
| 용지면적(m2/kwh) |
50 ～ 650 |
10 ～ 45 |
|
| 환경장애 |
크 다 |
적 다 |
|
| 건설기간? |
수 년 |
약 1년 |
|
| 입 지 |
산악지대 |
도 시 근 교 |
|
| 기 타 |
장거리송전 |
전력변환장치 필요 |
|
[참고] 양수발전소 입지의 제조건
- 저수조의 건설비가 적게 들고 누수가 적어야 한다.
- 수로가 짧고 낙차가 크며 하류발전소에서도 유효하게 물을 이용할수 있는 경우 유리하다.
- 원가가 싼 양수용 전력을 얻을수 있는 지점
- 양수지점의 하천에서 풍수기 또는 비첨두시에 필요한 양수를 얻을 수 있어야 한다.
- 발전지점이 수용과 가까워 긴 송전설비가 필요하지 않을 것 등
※ 약 10년전에는 양수발전소에 관하여 많은 출제 경향이 있었으나 현재는 빈약하다고 본다. 그러나 제반 특성과 왜 필요한지 문제점은 무엇인지 정도는 알아야 한다. 현재 우리나라의 양수발전은 계통운영상 매우 필수불가결한 설비로서 입지조건만 허락한다면 거의 모든 운영조건을 감수하고 라도 건설하여야할 실정으로 생각된다.
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