[논문]발전소 해수 방류수를 이용한 소수력 개발 방안

강금석; 이대수; 조화경; 김지영

발전소 해수 방류수를 이용한 소수력 개발 방안
Development Plan of Small Hydropower Using Discharged Cooling Water of Power Plant 원문보기

강금석 (한국전력공사 전력연구원) , 이대수 (한국전력공사 전력연구원) , 조화경 (한국전력공사 전력연구원) , 김지영 (한국전력공사 전력연구원)

삼천포 보령 당진 등 국내 대형 기력발전단지에서 냉각수로 사용되고 방류되는 해수는 약 150cms로 (100Mwe당 약 5cms) 약 3,000kW 이상의 수력에너지를 보유하고 있으나, 현재 활용되지 못하고 그대로 해양으로 방류되고 있어 이 소수력에너지의 개발 방안을 검토하였다. 발전소 온배수의 원활한 배수를 위한 설계 낙차와 함께 남서해안의 조위변화에 따른 낙차를 이용하는 것으로 소수력 발전 방식과 조력 발전 방식의 특징을 동시에 활용하는 것이다. 국내의 기력발전소 가운데 삼천포, 보령, 하동화력발전소에 대하여 소수력에너지 개발방안을 검토하였으며, 배수로에 댐을 축조하여 방류수 전량을 발전에 이용하는 댐식, 배수로 중간에서 방류수 일부를 취수하는 수로식, 배수로의 빠른 유속을 이용하는 조류식 발전 방안을 중심으로 각 발전소의 구체적 적용여건에 따라 다양한 대안을 검토하여 기술적 가능성 및 경제성이 충분함을 입증하였다.

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문제 정의

본 연구는 국내외에 아직 적용 실적이 없는 화력발전소의 해수방류수를 이용한 수력발전시스템의 타당성을 평가하기 위한 것으로서 삼천포화력, 보령화력, 하동화력 3개의 발전소의 현장조사를 통하여 수력발전시스템을 적용하기 위한 수문, 지형조건 , 순환수 계통의 조건을 파악하였으며, 수력발전 관련 국내외 기술을 파악하여 적용성을 검토하였다.
본 연구에서는 국내의 기력발전소 가운데 삼천포, 보령, 하동 화력발전소에 대하여 소수력에너지 개발방안을 검토하였다. 배수로에 댐을 축조하여 방류수 전량을 발전에 이용하는 댐식, 배수로 중간에서 방류수 일부를 취수하는 수로식, 배수로의 빠른 유속을 이용하는 흐름식 발전 방 안을 중심으로 각 발전소의 구체적 적용여건에 따라 다양한 대안을 검토하여 기술적 가능성 및 경제성이 충분함을 입증하였다.

가설 설정

- 연중 안정적인 고유량의 확보가 가능하다.

제안 방법

3개 대상발전소별로 수력발전 기본 계획안을 수립하였으며, 적용 가능한 수력발전시스템을 구성 하고, 발전가능용량을 산정 하였으며 , 개략적인 경제성을 비교하였다.
삼천포 화력발전소의 경우(그림 2) 방류부의 조건 및 해상조건 등을 고려하여 , 댐식으로서 방 류구 하류 전면 해상과 교량인근 육상부에 수력발 전소를 두는 안과, 수로식으로서 기존 웨어 상하 류부에서 취수구를 설치하여 발전하는 방식, 흐름 식으로 배수로에 수차를 설치하여 발전하는 방식 을 검토하였다. 개발안 검토를 위해서 현지 여건 을 감안, 9개의 대안을 설정하였으며, 소수력발전 6개안(댐식 2개안, 수로식 4개안), 흐름식발전 1 개안, 혼합식 2개안으로 되어 있다. 댐식은 출력 은 약 2, 600 kW로 제일 크나 공사비가 과다하였고, 흐름식은 경제성이 높지 않았다.
댐식은 출력은 약 2,000 kW로 제일 크 나 공사비가 과다하였고, 수로식은.경제성이 불리 하였으며, 흐름식이 발전량은 크지 않지만 경제성 높아 (B/C Ratio 1.43) 배수로에 흐름식 수차를 설 치하는 제3안을 최적안으로 선정하였다.
보령 화력발전소의 경우(그림 3) 댐식으로 방 류구 하류 전면 해상에 수력발전소를 두는 안과, 수로식으로 기존 방류구 Box Culvert부에서 취수구 및 Box 수로를 설치하여 발전하는 방식 , 흐름식 발전으로 기존 방류구 Box 하류부 배수로에 수차를 설치하여 발전하는 방식을 검토하였다. 또한, 혼합식으로는 1안(댐식)과 3안(흐름식)의 조합으로 하였다.
삼천포 화력발전소의 경우(그림 2) 방류부의 조건 및 해상조건 등을 고려하여 , 댐식으로서 방 류구 하류 전면 해상과 교량인근 육상부에 수력발 전소를 두는 안과, 수로식으로서 기존 웨어 상하 류부에서 취수구를 설치하여 발전하는 방식, 흐름 식으로 배수로에 수차를 설치하여 발전하는 방식 을 검토하였다. 개발안 검토를 위해서 현지 여건 을 감안, 9개의 대안을 설정하였으며, 소수력발전 6개안(댐식 2개안, 수로식 4개안), 흐름식발전 1 개안, 혼합식 2개안으로 되어 있다.
삼천포, 보령, 당진 등 국내 대형 기력발전단 지에서 냉각수로 사용되고 방류되는 해수는 약150 cms로 (100 MWe당 약 5 cms) 약 3, 000 kW 이상의 수력에너지를 보유하고 있으나, 현재 활용 되지 못하고 그대로 해양으로 방류되고 있어 이 소수력에너지의 개발 방안을 검토하였다. 발전소 온배수의 원활한 배수를 위한 설계 낙차와 함께 남서해안의 조위변화에 따른 낙차를 이용하는 것으로 소수력 발전 방식과 조력발전 방식의 특징을 동시에 활용하는 것이다.
댐식은 출력 은 약 2, 600 kW로 제일 크나 공사비가 과다하였고, 흐름식은 경제성이 높지 않았다. 수로식이 계통낙 차의 이용이 가능하여 적용 여건 매우 양호하여 배수로 좌안에 수로식 발전 방식인 저]3안을 최적안 으로 선정하였다.
하동 화력발전소의 경우(그림 4) 댐식으로 방 류구 하류 전면 해상에 소수력발전소를 두는 안(1 안)과 흐름식 발전으로 기존 방류구 Box 하류부에 배수로와 수차를 설치하여 발전하는 방식(2안, 3 안)을 검토하였다. 혼합식을 포함하여 총 5개 기본안 수립하였으며, 댐식은 출력은 약 3, 000 ₁때로 제일 크나 공사비가 과다하여 경제성이 불리하였으며, 수로식은 지형 및 조위 조건상 적용이 어려 웠고, 흐름식은 발전량은 크지 않지만 경제성 높 아 배수로에 흐름식 수차를 설치하는 제2안을 최적안으로 선정하였다.
하동 화력발전소의 경우(그림 4) 댐식으로 방 류구 하류 전면 해상에 소수력발전소를 두는 안(1 안)과 흐름식 발전으로 기존 방류구 Box 하류부에 배수로와 수차를 설치하여 발전하는 방식(2안, 3 안)을 검토하였다. 혼합식을 포함하여 총 5개 기본안 수립하였으며, 댐식은 출력은 약 3, 000 ₁때로 제일 크나 공사비가 과다하여 경제성이 불리하였으며, 수로식은 지형 및 조위 조건상 적용이 어려 웠고, 흐름식은 발전량은 크지 않지만 경제성 높 아 배수로에 흐름식 수차를 설치하는 제2안을 최적안으로 선정하였다.

성능/효과

본 연구에서는 국내의 기력발전소 가운데 삼천포, 보령, 하동 화력발전소에 대하여 소수력에너지 개발방안을 검토하였다. 배수로에 댐을 축조하여 방류수 전량을 발전에 이용하는 댐식, 배수로 중간에서 방류수 일부를 취수하는 수로식, 배수로의 빠른 유속을 이용하는 흐름식 발전 방 안을 중심으로 각 발전소의 구체적 적용여건에 따라 다양한 대안을 검토하여 기술적 가능성 및 경제성이 충분함을 입증하였다.

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