에너지공학-조력발전 조류발전

소개글

에너지공학-조력발전 조류발전에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 해양에너지 정의 및 개요
2. 해양에너지의 필요성
3. 해양에너지의 종류별 특징 및 입지조건
4. 조력에너지
-1. 조력 에너지 발전의 특징
-2. 조력 에너지 발전의 종류
-3. 조력 에너지 발전의 원리
-Bulb형 터빈
-4. 조력발전의 발전방식별 발전량 및 발전 시간
-각 모드별 계산과정
-시화호 조력발전소 발전량 및 발전시간 분석
-5. 조력 에너지 발전의 국내,외 현황
-프랑스 랑스 강 조력발전소
-시화호 조력발전소
-가로림 조력발전소
-강화 석모도 조력발전소
-인천만 조력발전소
5. 조류에너지
-1. 조류 에너지 발전의 정의 및 특징
-2. 조류 에너지 발전의 장점
-3. 조류 에너지 분류
-4. 조류 에너지 발전의 국내,외 현황
-울돌목 조류발전소
-인천 조류발전 단지

6. 결론 및 고찰

본문내용

조류발전은 특정지역의 시간대별 유속을 측정하면 비교적 정확한 발전량예측이 가능하며, 이는 신재생에너지 분야에서 큰 장점이 된다.

조류발전은 생태계에 미치는 영향이 거의 없는 친환경적인 에너지이다. 댐이 필요 없기 때문에 해수유통이 자유롭고 생태계에 미치는 영향이 매우 적다. 조력발전은 댐이 필요하며 댐의 설치에 의해 해수의 유통이 자유롭지 않기 때문에 제 2의 오염을 유발할 가능성이 있다. 또한, 밀물과 썰물의 자연스러운 발생에 의해 유지되는 갯벌이 항상 물에 고임으로써, 갯벌생태계를 파괴할 수 있다. 현재 조력발전과 조류발전의 개념이 혼용되어 사용되는 경우가 많으며, 조력발전과 조류발전은 특성상 구분되어야 한다. 조석간만에 의한 발전이라는 점에서 같으나 댐의 유무에 의해 두 발전방식이 구분된다.


-3. 조류발전의 분류
조류발전은 조류 로터의 방향에 따라 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 수평축 형태(Horizontal Axis Turbine : HAT)와 수직축 형태(Vertical Axis Turbine :　VAT）로 구분할 수 있다.
-수평축 형태
수평축 형태는 유체의 흐름과 수평하게 로터축이 설치되어 있다. 로터가 유체의 흐름에 직각으로 놓여 있으면서 회전을 하는 특징을 가지고 있다. 수평축 형태는 풍력 발전과 유사하게 프로펠러 모양의 로터를 갖고 있고 로터 뒤에 기어박스가 있다. 기어박스는 가속기어, 발전기, 변환기 등을 포함하고 있다. 수평축 형태는 노출형과 퍼널형으로 나눌 수 있다.
<그림 11. 수평축 로터>
<그림 12-1 노출형 로터(수평축)>
<그림 12-1 퍼널형 로터(수평축)>
-수직축 형태
수직축 형태는 로터축이 유체 흐름과 직각이고, 로터의 회전 방향은 유체 방향과 같은 형태이다. 수직축 형태의 발전 형식으로 다비스 터빈과 헬리칼 터빈이 있다. 수직축 형태 발전의 특징은 여러개의 로터를 수직축에 설치할 수 있으며 발전기가 수면위에 위치할 수도 있다. 수직축 형태의 발전은 로터의 구조적인 강도와 진동, 로터사이의 이물질 부착으로 막힘 등의 문제점이 있으며 헬리칼 형태일 경우 비교적 대형 지지 구조물이 수면 위까지 있어야 함으로 선박 운항에 영향을 미칠 수 있다.
<그림 13 수직축 로터(다비스 터빈左, 헬리컬 터빈右)>
-발전장치 고정형태 분류
발전 장치 고정형태에 따라 파일고정식, 부유식, 착저식으로 구분할 수 있다.
파일고정식은 주로 파일을 사용하여 해저에 구조물을 고정하는 형태로 암반일 경우 드릴링하여 강관파일을 관입한다. 관입 후 파일과 구멍사이를 그라우팅으로 메운다.
부유식은 지지구조물이 수면위에 있고 발전로터가 해저면에 있는 형태로 계류라인으로 고정시킨다. 시공이 간편하며 유지 관리가 용이하다.
착저식은 해저에 자중이나 앵커로 고정하는 형태로 해수면에 구조물이 전혀 보이지 않으면 수심의 깊이에 따라 선박이 그 위로 항해할 수도 있다.
<그림 13-1 발전장치 고정형태 - 부유형>
<그림 13-2 발전장치 고정형태 -파일고정식(左), 착저식(右)>
-4. 조류에너지 발전의 국내.외 현황
조류발전은 기술적인 능력도 중요하지만 우선적으로 빠른 유속을 가진 적합한 지형확보가 어렵기 때문에 선진국에서도 쉽지않은 발전 기술이다. 그러한 이유로 현재 조류발전소를 건설했다고 발표한 국가는 우리나라와 영국뿐이다. 여기서는 국내의 조류발전소에 대해 살펴보도록 한다.
-울돌목 조류발전소
명량해전으로 유명한 울돌목은 최대 6.5m/s로 세계 5번째로 유속이 빠르고 평균 폭은 넓고 수심이 얕아 조류발전소의 최적지로 선정되었고 2005년부터 착공을 시작하여 2009년 5월 1000KW급 발전소를 완공하였다. 2단계 공사를 통해 9만KW정도의 에너지를 생산할 계획을 가지고 있어 세계최대의 상용 조류발전소의 자리를 노리고 있다.
<그림 11. 울돌목 조류발전소 조감도>
또한 수력발전 선진업체인 독일 포이트하이드로와 함께 이달 말 장죽수도 인근 해역에 110㎾급 조류발전기를 시범적으로 설치해 테스트를 실시한 뒤, 2018년까지 조류발전단지를 건설할 계획이다. 이 단지는 1조5000억원을 들여 장죽수도에 150㎿, 맹골수도에 250㎿ 규모로 지어진다.
<그림 12. 진도 조류발전 단지 계획도>
-인천 조류발전 단지
인천시는 2009년 4월 29일 공동개발사업자인 (주)포스코건설과 인하대, 한국남동발전, 옹진군 관계자들이 참석한 가운데 인천 조류발전단지 건립을 위한 공동개발사업 양해각서를 체결하였다. 인천시와 옹진군은 중장기 계발계획 수립과 인.허가 등의 업무를 맡고, 포스코 건설이 시공을 담당한다.
총 사업비 8000억원이 투입되며 조류발전장치 200기를 설치하여 200MW급의 조류발전 단지를 건설 할 계획이다. 2012년에 착공에 들어가 2016년 완공후 연간 613GWh의 전기생산을 예상하고 있다. 완공이 되면 세계 최대의 조류발전단지라는 특성과 인근 덕적도와 굴업도 등의 관광자원이 연계되어 국내외 관광객 유치에 큰 기여를 할 것으로 기대되는 사업이다.
<그림 13-1. 인천 조류발전 단지>
<그림 13-2. 인천 조류발전 단지>
6. 결론 및 고찰
미지의 자원보고인 해양을 개발하기 위해서는 해양의 구조, 생태계 및 환경 등에 충분한
초 조사와 해양개발을 위한 기술의 발전이 필수적이다. 해양은 육상과 달리 수심이 깊어짐
에 따라 수압이 높아지고, 해수 때문에 재료가 부식하고 생물부착으로 관측기기의 기능이
저하하며 해중에서는 빛이 멀리까지 도달하지 못해 광범위한 관찰이 불가능하여 유지 보수
및 수리가 녹록치 않고 전파의 도달에도 한계가 있어 정보전송도 곤란하다. 이 때문에 해양
개발에는 어려움과 한계가 있었으니 근년의 과학기술 진보는 이러한 악조건을 점차 극복하
게 하였고, 해양개발을 가속화 하고있다.
그러나 미래의 해양에너지는 무궁무진한 에너지의 원천이 될것이며 이를 위해서 지속가능
하고 효율적이며 비용 경쟁력이 있는 에너지로써 지속적인 개발에 힘써야 할 것이다.
참고문헌.
조력발전소의 수차발전기 및 수문도수로 방출수를 이용한 해류발전(2008, 장경수 이정은)
시화조력발전 계통 연계에 따른 시간대별 발전량 산정(2007 김규호, 송경빈)

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에너지 공학,   조력 발전,   조류 발전 ,   해양에너지