화력발전

화력발전

화력발전(hydroelectric power, 火力發電)은 열에너지를 전기에너지로 변환하는 방식이다. 화력발전은 석탄, 석유, 원자력, 지열(지열 발전), 태양열, 쓰레기 소각, 천연가스, 바이오매스를 열원으로 사용하여 물을 끓여 증기로 터빈을 돌려 발전한다. 터빈을 지난 물은 복수기에서 냉각된 후에 다시 사용하는 과정을 랭킨 사이클이라고 한다.

개요

화력발전은 크게 보일러, 터빈, 발전기 이 세 가지로 구성되어 있으며 화력 에너지로 물을 가열시켜 발생하는 고압증기가 발전소의 터빈을 돌려 기계적 에너지로 변환하며 전기에너지가 만들어진다. 화력발전은 열역학제이법칙에 의하여 열에너지를 역학적 에너지로 변환하는 열효율이 근본적으로 제한되어 있어서 효율은 보통 50% 이하이며 비교적 낮은 편이다. 환경 오염과 낮은 효율에도 불구하고 화력발전소가 다른 발전 방식에 비해 건설비가 저렴하고 도시 근교에 설치할 수 있어 송전 중 전력 손실을 줄일 수 있는 등의 장점으로 인해 많이 운용되고 있다. 화력발전의 낮은 열효율을 향상시키기 위해 화력발전 계통 내 여러 가지 발전 방식을 조합하는 복합 화력발전 방식이 도입되었고 화력발전 과정에서 버려지는 폐열을 이용하여 전기를 재생산하거나 지역난방에 이용하는 열병합발전 방식도 도입되었다.

화력발전은 터빈에 동력을 전달하는 기체의 종류에 따라 세부적으로 기력발전, 가스터빈발전, 복합화력 발전 등으로 나눈다. 기력발전은 전통적인 방식으로 마치 주전자에 물을 끓이면 운동에너지를 가진 수증기가 발생하여 물레방아를 돌리듯이 증기터빈에 동력을 제공하는 방식이다. 가스터빈발전은 디젤기관에서와 마찬가지로 흡입된 공기와 분사 연료가 만나면서 연소가 일어나 폭발적으로 가스가 팽창하는데 이것을 동력으로 하여 터빈을 돌리는 방식이다. 기력발전에 비해 비용 및 열효율적인 측면에 어려움이 있으며 이 두 가지 방식을 결합한 복합화력발전은 가스터빈의 폐열을 이용하여 기력발전에 수증기를 제공한다. 복합발전 방식을 이용하여 화력발전의 효율을 개선할 수 있는 것으로 알려져 있다.

화력발전에 관련해 우리나라의 에너지기술연구원에서도 국가적 에너지 위기관리 및 환경문제 개선을 목적으로 석탄발전기술의 고효율화와 대용량화를 위한 여러 가지 기술들을 개발하고 있다. 그중에는 초임계압 미분탄 화력발전기술, 석탄가스화 복합 기술, 가압 유동층 화력발전기술 등이 있다. 국내는 조선전력주식회사가 강원도 영월군에 건설한 영월화력이 시초이며 1937년 10월에 5만kw의 1호기가 완공되었다. 1981년에는 국내 화력발전 설비용량이 8,047㎿로서 전체 발전설비의 81.8%에 차지하였으며 2012년 화력발전 설비용량이 4만 9537㎿를 차지하였는데 이는 전체 발전설비의 60.6%에 해당하며 약 30년간 화력발전의 설비용량은 6배 이상 증가하였다.

참고자료

• 〈화력발전소〉, 《위키백과》
• 〈화력발전〉, 《네이버 지식백과》
• "Thermal power station", Wikipedia

같이 보기

• 발전
• 발전기

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