[논문]낙동강수계의 소수력자원 특성 분석

박완순; 이철형

doi:10.7836/kses.2012.32.6.068

낙동강수계의 소수력자원 특성 분석
Analysis of Small Hydropower Resource Characteristics for Nakdong River System 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.32 no.6, 2012년, pp.68 - 75

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Small hydropower is one of the many types of new and renewable energy, which is planning to develop, as the country is abundant in endowed resources. In order to fully utilize small hydropower resources, there is a need for greater precision in quantifying small hydropower resources and establish an environment in which energy sources can be discovered using the small hydropower resource management system. This study has given greater precision to calculate annual electricity generation and capacity of small hydropower plants of Nakdong river system by inquiring into average annual rainfall, basin area and runoff coefficient, which is anticipated to promote small hydropower resources utilization. Small hydropower resource management system was also established by additionally providing base information on quantified small hydropower resources and analysis function and small hydropower generator status, rivers, basin, rainfall gauging station, water level gauging station etc.. Small hydropower resource management system can be used gather basic information for positive applications of small hydropower energy nationwide.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 낙동강수계의 소수력자원을 평가할 수 있는 소수력 자원관리시스템을 구축하였고, 낙동강수계 각 권역에 대한 소수력 자원량을 산정하였다.
본 연구에서는 신재생에너지 자원지도 구축 및 종합관리시스템 개발 사업의 일환인 소수력 자원지도작성 연구를 통하여 소수력 자원관리시스템을 구축하였으며,이를 이용하여 낙동강수계의 소수력자원량을 산정하였다.

가설 설정

권역별 소수력자원량은 권역에 포함된 각각의 표준유역 별로 신정된 설계유량값을 이용하여 설비용량을 산정하였으며, 연간 가동율을 적용하여 표준유역별로 자원량을 산정하여 합산하였다.이때 낙차는 단위유효낙차인 1m로 가정하였고 시스템효율은 0.8로 가정하였다.다른 권역에 대해서도 동일한 방법으로 소수력자원량을 산정하였으며, 이를 낙동강수계로 확대하여 소수력자원량을 예측하였다.

제안 방법

14에 표시된 연간전기생산량의 분포를 기본으로 산정된 낙동강수계 권역별 소수력자원량을 나타낸다. 권역별 소수력자원량은 권역에 포함된 각각의 표준유역 별로 신정된 설계유량값을 이용하여 설비용량을 산정하였으며, 연간 가동율을 적용하여 표준유역별로 자원량을 산정하여 합산하였다.이때 낙차는 단위유효낙차인 1m로 가정하였고 시스템효율은 0.
8로 가정하였다.다른 권역에 대해서도 동일한 방법으로 소수력자원량을 산정하였으며, 이를 낙동강수계로 확대하여 소수력자원량을 예측하였다.
유량지속곡선은 유입량을 크기별로 누적 시킨 것으로 누가분포함수의 형태로 표시할 수 있다.본 연구에서는 Weibull분포의 누가 분포함수를 이용하여 유량지속곡선을 특성화하였으며, 누가분포함수는 다음과 같이 표시된다.
소수력자원관리시스템의 데이터베이스 구성은 Fig.7과 같이 분류체계에 의한 시스템 기능별로 구축하였으며, 유역정보, 하천정보, 기상정보, 수문정보, 지형정보 및 분석정보 등으로 구성하였다.⁶⁾

대상 데이터

9에 보여준 강우관측소에서 관측된 기상정보를 이용하였다. 강우자료는 강우관측소에서 측정된 30년치 자료를 분석하였으며, 신설된 관측소에 한하여 10년치 자료를 분석하여 사용하였다.
낙동강수계의 소수력자원 성능특성을 분석하기 위하여 12개소의 소수력발전입지를 선정하였다. 선정된 입지는 지리적인 영향을 고려하여 경상북도 안동군 길안면 대사리 등 경상북도에 8개소,경상남도 거창군 남하면 대야리 등 경상남도에 4개소로 낙동강수계 전반에 걸쳐 골고루 분포시켰으며, 유역면적에 대한 영향을 고려하기 위하여 유역면적은 148∼1,219km²로 분포시켰다.
낙동강수계의 소수력자원의 특성분석에 앞서 본 연구에서 개발된 유량지속함수의 유용성을 확인하기 위하여 낙동강수계의 안동댐 에서 32년간('77∼'08)측정된 유입량자료를 분석하였다.
본 연구에서는 Fig.9에 보여준 강우관측소에서 관측된 기상정보를 이용하였다. 강우자료는 강우관측소에서 측정된 30년치 자료를 분석하였으며, 신설된 관측소에 한하여 10년치 자료를 분석하여 사용하였다.
선정된 입지는 지리적인 영향을 고려하여 경상북도 안동군 길안면 대사리 등 경상북도에 8개소,경상남도 거창군 남하면 대야리 등 경상남도에 4개소로 낙동강수계 전반에 걸쳐 골고루 분포시켰으며, 유역면적에 대한 영향을 고려하기 위하여 유역면적은 148∼1,219km2로 분포시켰다.

성능/효과

(1)소수력 자원관리시스템을 이용하여 낙동강수계 권역별 단위 유효낙차당 시설용량과 연간전기생산량 등을 산출하였으며, 그 결과 낙동강수계는 시설용량이 약 89MW, 연간전기생산량은 약 357.6GWh/yr로 산정되었다.
5) 특히 소수력발전소의 설계유량은 시간비가 20∼30%에서 결정되는데 본 연구에서 사용한 유량지속함수가 측정값을 매우 정확하게 예측한다는 것을 알 수 있다.
3은 유역면적의 크기에 따른 비가용량의 특성을 나타낸 것으로, 유역면적의 크기에는 관계없이 1,410∼2,290kWh/km²의 분포를 나타낸다. 비가용량은 유역면적의 크기보다는 해당유역의 강우상태에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.
비설계유량 0.02532∼0.04068m3/s/km2에서 비출력량은 648∼1026kWh/km2로 변하며, 비설계유량이 증가함에 따라 비출력량은 거의 선형적으로 변하였다.
03228m³/s/km²의 분포를 나타낸다. 비설계유량도 비가용량과 마찬가지로 유역면적의 크기보다는 해당유역의 강우상태에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.

후속연구

(2)본 연구를 통해 개발된 소수력 자원관리시스템은 객관적이고 정밀하게 소수력자원의 평가가 가능하여 소수력 개발에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	소수력자원의 장점은 무엇인가?	소수력자원은 다른 신재생에너지원에 비하여 에너지밀도가 매우 높기 때문에 개발할 가치가 큰 부존자원으로 평가되고 있다.1) 소수력발전의 활용 확대를 위해서는 국민의 인식변화와 관련기술개발, 정부의 제도적 기반 확충 및 관련산업의 육성 등 다각적인 노력이 필요하다.
	소수력발전의 활용 확대를 위해 어떠한 노력이 필요한가?	소수력자원은 다른 신재생에너지원에 비하여 에너지밀도가 매우 높기 때문에 개발할 가치가 큰 부존자원으로 평가되고 있다.1) 소수력발전의 활용 확대를 위해서는 국민의 인식변화와 관련기술개발, 정부의 제도적 기반 확충 및 관련산업의 육성 등 다각적인 노력이 필요하다.2),3)
	낙동강수계 각 권역에 대한 소수력 자원량 산정결과는 어떠한가?	(1)소수력 자원관리시스템을 이용하여 낙동강수계 권역별 단위 유효낙차당 시설용량과 연간전기생산량 등을 산출하였으며, 그 결과 낙동강수계는 시설용량이 약 89MW, 연간전기생산량은 약 357.6GWh/yr로 산정되었다.

참고문헌 (7)

Park, W. S., Lee, C. H., and Shim, M. P., "Feasibility Assessment for Small Hydro Power Sitesin Korea", KSCE, Vol.17, No. II-3, 1997.
Park, W. S., Lee, C. H, "The Study of Performance Prediction Methods for Small Hydro Power Sites", KWRA, 2003.
Kim, K. H., et al., "Determination of the Optimal Installation Capacity of Small Hydro Power through the use of Economic Analysis", KWRA, Vol.40, No.12, 2007.
Park, W. S., Lee, C. H, "Hydrologic Performance Characteristics Variation of Small Scale Hydro Power Plant with Variation of Inflow", KWRA, Vol.43, No.4, 2010

원문보기 상세보기
Park, W. S., Lee, C. H., "Analysis of Performance Characteristics for Small ScaleHydro Power Plantwith Long Term Inflow Condition Change", KSNRE, Vol.5, No.4, 2009.
WAMIS: Water Management Information System
Kang, Y. H. et al., "The Establishment of New and Renewable Energy Resource Map & Utilization System", KIER, 2011

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