발전소(Power station, 發電所)는 자연상에 존재하는 다양한 에너지원을 이용하여 전기에너지로 바꾸는 설비를 갖춘 곳이다. 발전소는 이용하는 에너지원과 발전 방법에 따라 화력 발전소, 원자력 발전소, 태양광 발전소, 수력 발전소, 양수 발전소, 풍력 발전소, 지열 발전소, 조력 발전소 등으로 나뉜다.[1][2][3]
개요
발전소는 전력을 발생시키기 위해 원동기와 발전기 및 부속 계기를 갖추고 있다. 현재 발전용으로 사용되는 대부분의 발전기는 에너지의 흐름을 역학적에너지로 바꾼 후 전자기유도현상을 이용하여 전력으로 변환시키는 방식을 사용한다. 일반적으로 열에너지 또는 기계적에너지를 전기에너지로 변환시켜 전력을 발생시킨다. 세계에서 첫 번째 발전소는 1868년 잉글랜드의 암스트롱(Armstrong) 남작은 그가 소유한 호수에 지멘스 다이너모를 설치해 수력발전소를 만들었다. 최초의 화력발전소는 1878년 지그문드 스추커트(Sigmund Schuckert)가 바이에른주 에탈에 세운 것이다. 이 발전소는 린더호프 궁전에 전력을 공급하기 위한 것이었고 스팀 엔진을 이용한 24개의 발전기로 구성되었다. 현재 사용되고 있는 대부분의 발전기는 전자기 유도 작용을 이용하여 전력을 생산하고 있다. 열역학법칙에의해 에너지효율이 100%가 나오는 것은 불가능하므로 어떤 발전 방식이건 다른 에너지를 100% 전기에너지로 바꿀 수는 없지만 효율이 높으면 높을수록 좋다.
국내 전체 발전소에서 공급 가능한 전력량 대비 현재 사용량을 표시하여 "이용률"로 표시하며 100%에서 "이용률"을 뺀 값이 "예비율"이다. 예비율 관리가 중요한 이유는 전력은 그 특성상 양수발전과 같은 특별 케이스를 제외하고는 대용량 저장이 불가능하며 생산과 소비가 동시에 이루어져야 하기 때문이다. 전력거래소의 급전지시를 받아 발전소의 운전 여부를 결정한다. 만약 소비보다 전력 공급이 적으면 광역정전, 블랙아웃이 발생한다. 북미와 캐나다 등지에서 섣부른 발전소 민영화 조치로 대규모 광역정전 사건을 터트리며 엄청난 경제적 손실을 가져온 바 있다. 반대로 소비보다 전력 공급이 과다하면 전력 난조 현상이 발생한다. 이는 교류 전류의 전류값이 정격보다 높은 현상으로 전력 인프라의 대규모 피해를 가져올 수 있어 전력 공급 과소로 인한 광역정전보다 치명적일 수도 있다. 전력의 수요와 공급을 최대한 일치시키는 것이 전력 관리의 관건이다. 20세기에는 화석연료를 태워서 전력을 생산하는 화력발전소가 주류였고 원자력 발전은 천연 혹은 농축된 상태의 우라늄을 원자로의 연료로 사용한다. 현존하는 발전소 중에서는 원자력 발전소가 가장 적은 분량의 연료를 사용하여 많은 전력을 생산할 수 있지만 문제가 생기면 그야말로 재앙이며 가장 유명한 사고로 체르노빌 원자력 발전소 사고와 후쿠시마 원자력 발전소 사고가 있다. 다만 우주에서는 이런 사고가 일어나도 피해가 적기 때문에 우주공간에서는 태양광발전과 함께 최고로 꼽는다.[4]
발전 방법
현재 기술로는 에너지원으로 뭘 쓰든 간에 아무튼 터빈을 돌려야 발전기를 돌릴 수 있다. 상용화된 방식 중 태양광 발전을 제외하면 에너지에서 바로 전기를 뽑아내는 발전 방식은 없다. 기본개념은 연료를 태워 물을 고온고압의 증기로 만들어 증기를 통해 터빈을 돌려 터빈에 의해 돌아가는 축으로 전기를 생산한다. 결국 연료 속에 포함된 화학에너지를 전기에너지로 바꾸는 과정인데 이는 에너지는 어떠한 형태로 변화하면서 보존된다는 에너지 보존법칙, 열역학 제1법칙을 이용한 것이며 변환 과정에서 손실이 발생할 수밖에 없다는 열역학 제2법칙까지 내포한다고도 할 수 있다.
분류
대한민국 발전소
각주
참고자료
같이 보기
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