수력, 화력발전소의 원리가 궁금합니다.

Question

안녕하세요? 우리나라에 수력, 화력발전소가 많잖아요. 물과 화석연료를 이용하여 전기를 생산하는 시설로 알고 있는데 정확한 원리는 잘 모르겠습니다.

수력, 화력발전소의 운영원리가 궁금합니다.

Answer 1

수력 발전소는 물의 위치에너지를 운동에너지로 전환하여 에너지를 생산합니다.

화력 발전소는 연료를 태워서 나오는 고온 고압의 증기를 터빈에 통과시켜 생기는 회전력으로 발전기를 돌려 에너지를 생산합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.

아주 간단합니다. 화력발전의 경우 석탄이나 석유를 태워 물을 끓이고 생성된 수증기로 터빈을 돌립니다. 터빈이 돌아가면 터빈과 연결된 자석과 코일로 전기를 생성시킵니다.

수력발전의 경우 물은 위쪽에서 아래쪽으로 흐르는 위치에너지를 이용하여 터빈을 돌립니다.

Answer 3

안녕하세요. 백대균 기계공학박사 과학전문가입니다.

1. 수력발전소 운영원리

수력발전소는 댐의 높은 곳에서 물을 취수하여 관을 타고 내려오다가 아래 그림 1과 같은 터빈을 돌립니다.

<그림 1> 수력발전소 터빈

그림 1의 터빈은 제조과정의 그림으로써 실제는 아래 그림 2에서 보는 것처럼 터빈은 폐쇄되고 아주 큰 관으로 터빈의 입구와 출구가 연결되어 있고, 물이 이 터빈을 돌리고 댐 아래쪽으로 빠져 나갑니다. 실제 작동할 때는 댐위에서 아래로 연결된 관로 내부에서 작동하므로 눈으로는 볼 수 없습니다. 이 터빈의 축은 그림 2와 같이 발전기와 연결되어 발전기 축을 회전시켜 전기를 발생시킵니다. 수력발전소는 물을 이용하므로 환경오염은 없으나 댐 숫자에 한계가 있고, 물의 수위 조절이 필요한 시기에는 작동의 어려움이 있습니다. 경우에 따라서는 밑에 내려온 물을 밤에 전기를 쓰지 않는 시간에 다시 댐으로 퍼올리는 양수발전소도 있습니다

<그림 2> 수력발전소 원리

2. 화력발전소 운영원리

위의 수력발전은 높은 곳에서 관을 타고 내려오는 물의 힘을 이용하지만, 화력발전은 터빈을 돌리기 위한 힘을 보일러에서 가열된 스팀(증기)에서 얻습니다. 대기에서는 100도에서 물이 끓는데, 압력과 온도를 높혀 593도 이상의 고압 과열 스팀(증기)을 보일러에서 만들어지고, 관을 타고 가서 터빈에서 과열스팀이 포화스팀으로 변하면서 터빈을 돌립니다. 터빈 축은 발전기와 연결되어 있어 전기를 발생시킵니다. 화력발전소는 터빈을 돌리기 위한 스팀(증기)을 보일러에서 얻는데 석탄을 사용하여 화력으로 스팀(증기)를 만듭니다. 스팀이 관속을 이동할 때 형태는 공기처럼 우리 눈에는 보이지 않습니다. 즉, 냄비에서 물을 끓을 때 기포안에 스팀이 있는 것과 유사합니다. 이 스팀이 냄비에서 위로 올라오면 찬공기를 만나 일부는 김이 되어 하얗게 보이고 일부는 공기중에 수분으로 증발합니다. 이 스팀이 고압 고온에서 만들어 지면 엄청난 에너지를 가지고 있고, 이 과열스팀이 포화스팀으로 변하면서 터빈을 돌리게 됩니다. 포화스팀은 물과 증기가 공존하는 상태를 말합니다. 포화증기는 복수기로 들어가게 되는데 이때 외부 물과 열교환을 시켜 증기를 물로 응축시킵니다. 응축된 물은 펌프에 의해 다시 보일러실로 보내집니다. 화력발전소는 에너지를 석탄에서 얻으므로 대기 오염의 원인이 되지만 많이 지을 수 있고, 많은 전기를 얻을 수 있습니다.

<그림 3> 화력발전소 원리

Answer 4

안녕하세요.

발전의 원리를 생각하시면 이해하기 편합니다.

우리가 전기를 사용해서 동력원으로만드려면 모터가필요하듯이 반대로 동력을 통해서 전기로 변환이 가능합니다.

수력발전은 물의 힘을이용해서 발전터빈을 돌려 전기를 얻구요 화력발전은 물을 끓여 그 증기가 발전터빈을 돌리게합니다.

감사합니다.

Answer 5

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

수력발전은 물의 위치에너지와 운동에너지의 전환 현상을 이용합니다. 높은 곳에 있는 물은 큰 위치에너지를 가지고 있어 물을 아래로 떨어뜨리면 높이 차이 만큼에 해당하는 위치에너지가 운동에너지로 전환됩니다

화력발전의 원리는 연료, 공기, 물 이 보일러에서 고온, 고압의 증기로 변해 터빈을 통과하면서 생기는 회전력으로 발전기를 돌려 전기를 생산하는 원리입니다

Answer 6

수력 발전소는 물의 움직임을 활용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산하고, 화력 발전소는 화석연료를 연소하여 열에너지를 만들어 발전기를 구동시켜 전기를 생산합니다. 이러한 발전소는 전기를 생산하는 기술적인 측면에서는 비슷하지만, 에너지원과 생산 방법에서 차이가 있습니다. 또한 화력 발전소는 대기오염, 온실가스 배출 등의 환경 문제가 있기 때문에 대체 가능한 발전 방법을 모색하고 있습니다.