전기를 만드는 발전소: 유형별 소개, 작동 원리 및 장단점

우리가 사용하는 전기는 발전소에서 생산되어 옵니다. 발전소는 발전방식과 작동원리에 따라 화력, 수력, 풍력, 원자력, 태양광, 지열, 해양, 바이오매스 등 여러 유형이 있습니다. 여기서는 이들 발전소의 소개와 작동 원리 및 장단점에 대해서 알아보겠습니다.

 

아이슬란드 지열발전

목차

 

발전소란?

발전소는 전력을 생산하고 공급하는 시설로, 다양한 발전 방식과 원리가 있습니다.발전소는 현대인의 생활에 필수적인 전기를 공급하는 국가 중요 시설이지만, 환경오염이나 안전사고 등의 문제점도 있습니다. 따라서 지속가능하고 친환경적인 발전 방식에 대한 연구와 개발이 필요합니다.

 

 

발전소의 유형

발전소는 발전방식과 작동원리에 따라

• 화력
• 원자력
• 수력
• 태양광
• 풍력
• 지열
• 해양
• 바이오매스

가 있습니다.

 

화력 발전소

• 화력 발전소는 물을 끓여 증기를 만들고, 증기를 이용해 터빈을 돌려 전기를 생산하는 발전소입니다.
• 화력 발전소는 연료로 석탄, 석유, 천연가스, 화석연료를 사용할 수 있습니다.
• 화력 발전소의 효율은 약 33%에서 48% 정도이며, 열병합 발전소는 폐열을 이용해 전기와 난방을 동시에 제공할 수 있습니다.
• 국내에는 한국전력공사의 자회사와 민간 회사들이 여러 곳에 화력 발전소를 운영하고 있습니다.

 

원자력 발전소

• 원자력 발전소는 핵분열을 이용해서 발전하는 발전소입니다.
• 원자핵이 붕괴하거나 핵반응을 일으킬 때 방출되는 에너지를 이용하여, 발전기를 돌려 전력을 생산하는 시설을 갖춘 곳입니다. 원자력 발전소는 물을 끓여 증기를 만들고, 증기를 이용해 터빈을 돌려 전기를 만드는 점에서는 화력 발전소와 유사하지만, 화력 발전소는 화석연료를 태우는 반면, 원자력 발전소는 핵연료로 우라늄이나 플루토늄을 사용합니다.
• 원자력 발전소는 온실가스의 배출이 거의 없어 친환경에너지라고 할 수 있지만, 방사성 폐기물의 처리나 원자로 사고의 위험이 있습니다.

 

수력 발전소

• 수력 발전소는 물의 위치 에너지나 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전소입니다.
• 물의 낙차나 흐름을 이용하여 수차를 회전시키고, 수차와 연결된 발전기를 통해 전기를 생산합니다.
• 수력 발전소는 화석 연료나 원자력과 달리 온실가스를 배출하지 않는 친환경 에너지이며, 발전 단가가 저렴하고 수요에 따라 출력을 조절하기 쉽다는 장점이 있습니다.
• 하지만 수력 발전소를 건설하려면 큰 규모의 댐이나 수로가 필요하며, 이로 인해 환경 파괴나 주민 이주 등의 사회적 문제가 발생할 수 있습니다.
• 수력 발전소는 댐식, 수로식, 터널 및 유역변경식, 양수식 등의 유형이 있으며, 프란시스 수차, 카플란 수차, 펠톤 수차 등의 터빈 방식이 있습니다.

 

태양광 발전소

• 태양광 발전소는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전소입니다.
• 태양광 패널이라고 불리는 태양 전지판을 이용하여 햇빛을 받아 전기를 생산합니다.
• 태양광 발전소는 화석 연료나 원자력과 달리 온실가스를 배출하지 않는 친환경 에너지이며, 발전 단가가 저렴하고 유지 보수 비용도 적게 든다는 장점이 있습니다.
• 하지만 태양광 발전소는 일조량이나 온도에 따라 발전 효율이 달라지며, 넓은 부지와 많은 패널이 필요하다는 단점이 있습니다.
• 태양광 발전소는 대규모 (3MW급)와 소규모 (100kW)로 나뉘며, 2030년까지 태양광 발전단가는 지금보다 30% 이상 싸질 것으로 전망됩니다.

 

가정용 태양광 발전기 설치시 전기요금

태양광 발전기 설치시 전기요금

 

 

풍력 발전소

• 풍력 발전소는 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전소입니다.
• 풍차와 같은 터빈을 이용하여 바람을 받아 회전하고, 이 회전력을 발전기에 전달하여 전기를 생산합니다. 풍력 발전소는 육상과 해상에 설치할 수 있으며, 해상의 경우 고정식과 부유식으로 구분됩니다.
• 풍력 발전소는 화석 연료나 원자력과 달리 온실가스를 배출하지 않는 친환경 에너지이며, 설치 기간이 짧고 유지 보수 비용도 적게 든다는 장점이 있습니다.
• 하지만 풍력 발전소는 바람의 세기나 방향에 따라 발전 효율이 달라지며, 넓은 부지와 많은 터빈이 필요하다는 단점이 있습니다. 또한 풍력 발전소는 소음이나 쉐도우 플리커 등의 환경 문제와 주민 민원, 조류나 박쥐 등의 생태계 파괴 등의 사회적 문제가 있습니다.
• 풍력 발전소의 발전단가는 2030년에는 지금보다 10% 정도 하락할 것으로 전망됩니다.

 

지열 발전소

• 지열 발전소는 지구 내부의 열을 이용하여 전기를 생산하는 발전소입니다.
• 지열 발전소는 보어홀을 통해 지하의 고온의 물이나 증기를 추출하고, 이를 터빈에 공급하여 회전력을 전기 에너지로 변환합니다.
• 지열 발전소는 화석 연료나 원자력과 달리 온실가스를 배출하지 않는 친환경 에너지이며, 운영비가 저렴하고 안정적인 전력을 제공한다는 장점이 있습니다.
• 하지만 지열 발전소는 건설 비용이 크고 적절한 입지를 찾기 어렵다는 단점이 있습니다. 또한 지열 발전소는 지진을 유발할 수 있는 위험이 있으며, 화산 활동이 활발한 지역에서만 가능하다는 제약이 있습니다 .
• 지열 발전소는 직접 이용 방식과 간접 이용 방식으로 구분할 수 있습니다. 직접 이용 방식은 지열을 이용해 열을 생산하여 건물에 냉난방이나 급탕에 활용하는 것이고, 간접 이용 방식은 지열을 활용해 전기를 생산하는 것입니다.

 

지열발전소 영상

 

해양 발전소

• 해양 발전소는 바다의 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 발전소입니다.
• 해양 발전소에는 풍력 발전, 조력 발전, 조류 발전, 파력 발전, 해수 온도차 발전 등이 있습니다.
• 풍력 발전은 바람의 힘을 이용하여 터빈을 돌리는 방식이고, 조력 발전은 밀물과 썰물의 차이를 이용하여 터빈을 돌리는 방식입니다.
• 조류 발전은 바닷물의 흐름을 이용하여 터빈을 돌리는 방식이고, 파력 발전은 파도의 힘을 이용하여 터빈을 돌리는 방식입니다.
• 해수 온도차 발전은 바다의 표층수와 심층수 사이의 온도 차이를 이용하여 증기를 만들고, 그 증기로 터빈을 돌리는 방식입니다.
• 해양 발전소는 화석 연료나 원자력과 달리 온실가스를 배출하지 않는 친환경 에너지이며, 운영비가 저렴하고 안정적인 전력을 제공한다는 장점이 있습니다.
• 하지만 해양 발전소는 건설 비용이 크고 적절한 입지를 찾기 어렵다는 단점이 있습니다. 또한 해양 환경에 영향을 주거나 해양 폐기물에 의해 작동에 차질이 생길 수도 있습니다.

한국에너지공단 신재상에너지 센터

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바이오매스 발전소

• 바이오매스 발전소는 생물학적 재료를 연료로 사용하여 전기나 열을 생산하는 발전소입니다.
• 바이오매스 발전소는 우드칩, 우드펠릿, SRF (폐기물고형화연료), 바이오-SRF 등을 사용하며, 직접 연소, 혼합 연소 또는 가스화 형태로 운영됩니다.
• 바이오매스 발전소는 화석 연료나 원자력과 달리 온실가스를 배출하지 않는 친환경 에너지이며, 폐기물을 재활용할 수 있다는 장점이 있습니다.
• 하지만 바이오매스 발전소는 연료의 품질과 공급에 민감하고, 발전 효율이 낮다는 단점이 있습니다.
• 또한 바이오매스 발전소는 연료의 수송과 저장에 비용이 많이 들고, 연소 과정에서 미세먼지나 유해가스를 배출할 수도 있습니다. 국내에서는 동해 바이오매스 발전소가 2013년에 준공되어 국내 최대용량인 30MW급으로 운영되고 있으며, LG화학과 GS EPS가 2026년에 여수에 3천200억원을 투자해 바이오매스 발전소를 설립할 계획입니다.