[논문]관측 유량 자료를 이용한 소수력 잠재량 평가에 대한 사례연구

정성은; 김진영; 강용혁; 김형수

doi:10.7836/kses.2018.38.4.043

관측 유량 자료를 이용한 소수력 잠재량 평가에 대한 사례연구
Case Study : Assessment of Small Hydropower Potential Using Runoff Measurements 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.38 no.4, 2018년, pp.43 - 54

정성은 (인하대학교 토목공학과) , 김진영 (한국에너지기술연구원 신재생에너지 자원.정책센터) , 강용혁 (한국에너지기술연구원 신재생에너지 자원.정책센터) , 김형수 (인하대학교 토목공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we assessed dependency of small hydropower potentials on the two different runoff such as the estimated runoff based on the rainfall amounts and measured runoff. The hydpropower potentials were evaluated using actural power generations taken from Deoksong, Hanseok, and Socheon small hydropower plants over Han and Nakdong river basins, respectively. As a result of comparing the actual power generation amount with the potential amount based on the rainfall amount and the estimated amount based on the observed flow amount by each small hydroelectric power plant, the degree of latent small hydro energy by the observed flow was confirmed to be high. It is confirmed that the potential hydroelectric power generation rate is estimated to be about average 30%Point higher than the actual generation amount as a result of the measured flow rate rather than using the rainfall amount. Based on this, a method for improving the degree of the actual generation amount is proposed.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 소수력에너지의 잠재량의 신뢰도를 높이기 위해서 새로운 기초자료의 활용성을 평가하였다. 현재 전국적으로 실측 유량 데이터를 수집할 수 있는 수위관측소 및 유량관측소의 설치가 확대되어진 상태에서, 향후 축적되어질 유량 시계열 데이터의 사용을 반드시 고려하여야한다.

제안 방법

본 연구에서는 기존의 연구들에서 사용하는 강수량 계측 데이터를 사용하여, 유입유량을 산정해 내는 예측 유량 데이터를 사용하여, 유출량 특성을 분석하고, 예측 유량데이터를 입력데이터로 하여 잠재 발전량을 산정하였다. 그리고 실측 유량 데이터를 활용한 장기 유출량 특성을 분석하고, 유량 데이터를 입력 데이터로 하여 잠재 발전량의 산정 결과를 비교 분석하였다. 강수량과 유량, 두 가지 입력 데이터로 각각 산정된 잠재량과 덕송, 한석, 소천 소수력 발전소의 발전량 을 도식화하여 그 형태을 비교하고, 각 잠재량과 발전량의 오차범위를 계산하여 입력 데이터에 따른 정확도를 비교 분석한 결과, 측정 유량 데이터를 입력데이터로 하여 잠재량을 산정하는 경우가 강수량 데이터를 입력 데이터로 산정한 소수력 에너지 잠재량에 비하여 평균 30%포인트 발전량에 가까운편차를 보였다.
본 연구에서는 기존의 연구들에서 사용하는 강수량 계측 데이터를 사용하여, 유입유량을 산정해 내는 예측 유량 데이터를 사용하여, 유출량 특성을 분석하고, 예측 유량데이터를 입력데이터로 하여 잠재 발전량을 산정하였다. 그리고 실측 유량 데이터를 활용한 장기 유출량 특성을 분석하고, 유량 데이터를 입력 데이터로 하여 잠재 발전량의 산정 결과를 비교 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 현재 운영되고 있는 하천유역에서의 2015년 기준 총 61개의 소수력 발전소 가운데^,25) 한강 유역의 덕송발전소(정선군 소재)와 한석발전소(단양군소재), 그리고, 낙동강 유역의 소천발전소(봉화군 소제)를 선정하였다. 선정 기준으로는 소수력 발전소와 동일표준유역 내에 강우관측소와 유량관측소가 인접해 있으며, 설비용량이 2000 kW를 초과하고, 안정된 발전소 운영이 보장되는 민간 발전소 가운데^23,25)에서 제공하는 15년 이상 관측된 유량자료 또는 발전량을 그 기준으로 하였다.
본 연구에서 사용되는 시계열 자료는 크게 세 가지로 분류할 수 있다. 첫째, 본 연구에서 잠재량 산정에 사용되는 실측 유량 시계열 자료를 들 수 있으며, 두 번째는 기존의 방법론들에서 사용한 비유량법에 의한 잠재량을 산정하는데 사용되는 강수량 시계열 자료, 그리고 마지막 세 번째 자료로는 발전소 세 지역의 실 발전량 시계열 자료들이다.

이론/모형

수력 잠재량을 산정하는 방법은 강수량, 유출계수, 유역면적을 기본 데이터로 하는 Park et al.^10,11,13,19)이 제안한 유량지속특성 분석 방법을 사용하여 유량데이터를 계산해왔다. 이 방법은 관측소에서 측정된 월 강수량을 월평균 유입량으로 환산하고, 환산된 유량 데이터를 사용하여 소수력 잠재량을 산정한다.

성능/효과

그리고 실측 유량 데이터를 활용한 장기 유출량 특성을 분석하고, 유량 데이터를 입력 데이터로 하여 잠재 발전량의 산정 결과를 비교 분석하였다. 강수량과 유량, 두 가지 입력 데이터로 각각 산정된 잠재량과 덕송, 한석, 소천 소수력 발전소의 발전량 을 도식화하여 그 형태을 비교하고, 각 잠재량과 발전량의 오차범위를 계산하여 입력 데이터에 따른 정확도를 비교 분석한 결과, 측정 유량 데이터를 입력데이터로 하여 잠재량을 산정하는 경우가 강수량 데이터를 입력 데이터로 산정한 소수력 에너지 잠재량에 비하여 평균 30%포인트 발전량에 가까운편차를 보였다. 잠재 소수력 에너지 발전량은 강수량을 활용한 것보다 관측유량의 결과보다 상대적으로 발전량에 최고 약 40%포인트 근접 추정함을 확인하였다.
강수량과 유량, 두 가지 입력 데이터로 각각 산정된 잠재량과 덕송, 한석, 소천 소수력 발전소의 발전량 을 도식화하여 그 형태을 비교하고, 각 잠재량과 발전량의 오차범위를 계산하여 입력 데이터에 따른 정확도를 비교 분석한 결과, 측정 유량 데이터를 입력데이터로 하여 잠재량을 산정하는 경우가 강수량 데이터를 입력 데이터로 산정한 소수력 에너지 잠재량에 비하여 평균 30%포인트 발전량에 가까운편차를 보였다. 잠재 소수력 에너지 발전량은 강수량을 활용한 것보다 관측유량의 결과보다 상대적으로 발전량에 최고 약 40%포인트 근접 추정함을 확인하였다. 이에 본 연구 결과를 토대로 표준유역별 측정 유량 시계열 데이터 기반의 소수력에너지 잠재량을 산정함으로써 지형적 특성을 고려한 청정에너지인 수력 자원의 활용 가능성 분석에 매우 중요성이 높다고 할 수 있다.

후속연구

이에 본 연구 결과를 토대로 표준유역별 측정 유량 시계열 데이터 기반의 소수력에너지 잠재량을 산정함으로써 지형적 특성을 고려한 청정에너지인 수력 자원의 활용 가능성 분석에 매우 중요성이 높다고 할 수 있다. 또한 아직까지는 관측유량의 시계열 데이터가 풍족하지 않으나, 유량데이터가 축적되어지는 향후에는 보다 정확한 발전량 산정이 가능할 것으로 보인다.
잠재 소수력 에너지 발전량은 강수량을 활용한 것보다 관측유량의 결과보다 상대적으로 발전량에 최고 약 40%포인트 근접 추정함을 확인하였다. 이에 본 연구 결과를 토대로 표준유역별 측정 유량 시계열 데이터 기반의 소수력에너지 잠재량을 산정함으로써 지형적 특성을 고려한 청정에너지인 수력 자원의 활용 가능성 분석에 매우 중요성이 높다고 할 수 있다. 또한 아직까지는 관측유량의 시계열 데이터가 풍족하지 않으나, 유량데이터가 축적되어지는 향후에는 보다 정확한 발전량 산정이 가능할 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수력발전이 갖는 가치는?	수백년의 역사를 갖는 수력발전은 탄소배출이나 오염문제가 없는 청정에너지원이며, 유량이 있는 하천 뿐 아니라 저수지, 상, 하수 처리장, 수도관로 등 다양한 이수, 치수 시설들에 적용이 가능하다. 실제 수력발전은 초기비용이 많이 들지만, 반영구적인 설비이고 아주 성숙한 기술을 확보하고 있다.
	소수력 잠재량을 결정하는 핵심 변수는 무엇인가?	소수력 잠재량은 소수력 자원량의 총합으로,1) 연간 최대 발전량에 상응한다. 이는 수량과 지형조건에 의해 결정되므로 주어진 조건하에 유량이 핵심변수이다4). Adhau et al.
	수력발전의 장단점은?	수백년의 역사를 갖는 수력발전은 탄소배출이나 오염문제가 없는 청정에너지원이며, 유량이 있는 하천 뿐 아니라 저수지, 상, 하수 처리장, 수도관로 등 다양한 이수, 치수 시설들에 적용이 가능하다. 실제 수력발전은 초기비용이 많이 들지만, 반영구적인 설비이고 아주 성숙한 기술을 확보하고 있다. 이런 수력에너지의 전략적인 보급계획을 마련하기 위해서는 정확한 수력 자원 자료를 분석하여 자원이 풍부한 입지의 타당성 분석이 선행되어야 한다1,2,3,4).

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Han River Flood Control Office, http://www.hrfco.go.kr/eng/eng_main.do

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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