12. 수력발전 분류 및 종류

   

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1. 수력발전 분류기준

  ⑴ 수력에너지는 수량, 낙차의 함수이므로 지형 및 수문조건에 따라 5개로 분류

2. 수력발전 종류 : 댐식(저류식), 댐-수로식, 수로식, 양수식, 유역변경식

  ⑴ 댐식(저류식)

    ① 큰 댐을 만들어 유수를 저류, 조절 ⇛ 사용수량을 증가 ⇛ 댐고에 의하여 낙차를 얻는 방식

    ② 하폭이 좁고 양안 및 하천바닥의 기초지반이 견고한 곳

    ③ 저수용량이 큰 지점에 적합

    ④ 일반적으로 조압수조가 없음(소양강 다목적댐 : 조압수조 있음)

    ⑤ 저수지 ⇒ 취수탑 ⇒ (조압수조) ⇒ 수압관 ⇒ 발전소 ⇒ 방수로

  ⑵ 댐-수로식

    ① 댐식(저류식)과 수로식 혼합하여 유량과 낙차를 얻는 방식

    ② 특별한 지형조건이 아니면 댐과 터널 공사비의 중복으로 경제성이 떨어짐

    ③ 댐 ⇒ 취수탑 ⇒ 터널 ⇒ 조압수조 ⇒ 수압관 ⇒ 발전소 ⇒ 방수로

    ④ 화천댐, 합천댐, 용담댐, 횡성댐(조압수조 無)에 적용

    ⑤ 합천수력발전소 : 댐하류 4.5㎞에 설치하여 댐식보다 40m 정도의 총낙차를 확보

  ⑶ 수로식

   ① 굴곡이 심하고 경사가 급한 하천의 만곡부에 터널 등의 수로를 설치하여 비교적 단거리 사이에 큰 낙차를 얻는 방식

   ② 댐이 없으므로 자연유황에 크게 지배

   ③ 하천유황이 불균형일 경우 조정지를 도입할 수 있음

   ④ 취수댐 ⇒ 취수구 ⇒ 도수로⇒ 침사지 ⇒ 터널 ⇒ 조압수로 ⇒ 수압관 ⇒ 발전소 ⇒방수로

  ⑷ 양수식

   ① 화력, 원자력의 잉여전력을 이용하여 물을 높은 곳으로 양수, 저장하여 전기수요량이 많은 시간대에 발전하는 방식으로 양수 및 발전의 종합효율은 약 70%임

   ② 부하의 급상승, 급강하에 대처하기 적절

   ③ 펌프, 수차, 발전기를 별도로 설치하는 방식도 있으나 근래에는 가역동수차(RPT)를 사용

   ④ 저수지는 작은 반면 발전설비는 대용량화할 수 있기 때문에 첨두부하용으로는 가장 이상적임

   ⑤ 양수발전 방식 : 순식, 혼용식, 이전식

    ⓐ 야간 등 잉여전력 이용하여 물을 양수 ⇛ 전력수요가 많은 시간대 발전

    ⓑ 상부지,하부지 ⇛ 순양수 : 상부저수지 자연유입량 X, 혼합식양수 : 상부저수지 자연유입량 O

    ⓒ 화력발전소에 비해 건설비 저렴

       - 순식 양수발전 : 대부분을 차지, 하부지와 상부지의 2개 저수지로 구성되며, 발전용수를 반복사용하므로 손실보충용 5% 정도만 유입되면 됨

       - 혼용식 양수발전 : 일반수력발전소를 순식양수발전 요소와 혼용하는 방식(안동다목적댐)

       - 이전식 양수발전 : 유역변경식 개념과 양수발전 방식의 혼합형태한 저수지로부터 높은 위치에 있는 상부지로 양수하고 원저수지보다 더 낮은 하부지로 방류하여 발전

  ⑸ 유역변경식

    ① 수력발전 또는 용수공급 등을 위해 유수를 다른 유역으로 전환하는 방식

    ② 발전형식

      ⓐ 첨두발전 : 재조정지댐 필요, 발전설비규모 大(공사비 大)

                       ⇛ 풍수기 무효방류이용 추가발전(발전량 증대), 방류량 불규칙(댐하류 수변공간 조성 불리)

      ⓑ 상시발전 : 재조정지댐 X, 발전설비규모 小(공사비 小)

                        ⇛ 무효방류 발전이용 X, 방류량 일정(댐하류 수변공간 조성 유리)

    ③ 남한강 상류 ⇒ 동해안으로 유역변경계획(금강산댐) 

  

3. 발전소 노출상태 : 지상식, 지하식

  ⑴ 지하식 : 환경문제를 고려하여 하부지를 지하굴착식으로 한 경우 지하굴착비 절감을 위해 폐광을 사용

4. 압력터널

  ⑴ 압력터널의 정의 : 용수공급을 위한 도·송수터널, 수력발전용 수로터널

  ⑵ 설계초점

    ① 일반터널 : 팽창성 지반이 아닌 이상 시공과정상의 안정성 확보

    ② 압력수로터널

      - 시공과정상 안정성 확보

      - 터널 운영(통수 및 배수)시 내·외수압 고려

  ⑶ 고려사항

    ① 토압고려

    ② 시공중 지보공 사항

    ③ 암반의 응력과 수밀 관계

    ④ 내수압(통수시) 및 외수압(배수시)에 따른 수밀과 안정성 검토

  ⑷ 암반의 응력과 수밀 관계

    ① 내수압(정수압+수격압) > 암반응력(수평응력) : 내수압이 암반절리 등을 확장시키는 현상이 발생하여 수리적 안정(누수)에 문제 발생

    ② 대책 : 수밀을 위한 라이닝 설치

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