상수관만 잉여에너지를 활용한 소수력발전 설계에 대한 연구 |
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학술지명 신재생에너지학회
저자 고성호,차상훈
발표일 2016-05-24
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최근 유엔 기후변화협약 당사국총회(COP21)에서 파리 기후협정이 타결됨에 따라 국내·외적으로 신 기후변화체계 대응을 위한 신재생에너지 기술 개발의 중요성이 한층 강화되고 있다. 소수력은 이러한 신재생에너지 중에서도 온실가스 배출량이 가장 적은 청정에너지로 알려져 있어 그 개발의 필요성이 높아지고 있는 상황이다. 저수지, 하천 등에서 발생하는 물의 유동에너지를 전기에너지로 전환하여 발전하는 기존의 소수력발전과 더불어 최근에는 상수도 관로에서 발생하는 잉여에너지를 활용하여 소수력을 개발하는 사례가 늘고 있다. 관로상의 잉여에너지는 일반적으로 시설용량대비 이용률이 저하되어 밸브 교축을 통해 동수두를 줄여야하는 상황이거나 지형적 특성에 따라 상시 감압을 해야하는 경우 발생한다. 상수도 관로의 잉여에너지를 활용하는 소수력 개발은 강수량, 환경·생태적 영향 등을 고려해야하는 기존의 소수력발전과 다르게 하루 24시간 상시 발전이 가능하다는 장점과 더불어 중단없이 물을 공급해야하는 기존 관로시설의 고유 기능을 저해하지 않는 조건에서 운영되어야 하는 제약 요소를 가지고 있어 설계 시 이에 대한 검토가 중요하다. 본 연구에서는 상수도 관로상의 잉여에너지를 활용한 소수력 발전을 설계할 때 고려해야하는 요소와 기본적인 용량설계 방법을 연구하였다. 관로상의 잉여에너지 변화량을 검토하기 위해 상수관망해석프로그램인 EPANET을 사용하였으며, 한국수자원공사에서 관리하고 있는 주암댐 광역상수도 도수관로를 대상으로 소수력 개발 가능량을 Simulation하여 그 적용 가능성을 분석하였다. 또한, 관로시설 운영관리의 기준이 되는 수도정비기본계획의 사용량 예측자료를 기반으로 중장기 발전량을 예측하였다. 연구 결과 상수관망 잉여에너지를 활용한 소수력 개발을 위해서는 중장기 용수 사용량을 기반으로 잉여에너지의 변화를 예측하여 발전량을 산정하는 방법이 유용한 방법임을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 상수도 관망의 잉여에너지를 활용하여 소수력을 개발하는 경우 발전량 산정 및 소수력발전기 용량 설계에 활용되어 신재생에너지 보급 확대에 기여할 것으로 기대된다. |