수력 발전, 화력 발전, 원자력 발전의 원리와 연료

수력발전

물의 위치 에너지와 운동 에너지를 이용해서 전기를 얻는 발전 방식입니다. 하천에서 수력을 얻으려면 물의 낙차를 이용해야 하는데 가까운 거리에 하천이 2개 있을 때는 그 고저차를 이용해서 높은 쪽 하천의 수량의 일부를 낮은 하천으로 끌어들이는 유역 변경식이나 같은 하천이라도 굴곡되어 있는 기점을 선정하여 비교적 단거리에서 낙차를 얻는 방법이 있습니다. 주로 댐을 건설해서 하천의 적당한 곳을 가로막아 수위를 높여서 낙차를 얻는 방법이 많이 사용됩니다.

 

 

수로식 발전이 계절과 강우량의 영향을 많이 받는데 비해 댐식은 그 영향이 작습니다. 이밖에 수량이 많을 때나 야간의 남은 전력을 이용하여 펌프로 물을 높은 곳으로 끌어올려, 수량이 적거나 전력 소비량이 급증했을 때 이 물을 이용하는 양수식 발전이 있습니다.

 

 

화력발전

화력발전은 현재 가장 중심으로 쓰이는 발전이며 현재까지 전체 전력 공급량의 가장 많은 부분을 차지합니다. 그 구조는 석유나 석탄 등의 연료를 보일러로 태워, 물을 끓여서 증기로 터빈을 돌립니다. 그 후 증기는 복수기에서 물이 되어 다시 순환됩니다. 수력발전에 비해 건설비가 싸고 건설 기간도 짧아 화력 발전소가 많이 세워졌습니다. 그러나, 연료 확보의 안정성, 경제적 문제, 환경 문제 등으로 보다 효율적이고 안전한 설비 오염에 대한 대책이 시급합니다. 연료로는 현재 가장 많이 쓰이는 석유 외에 LNG, LPG, 석탄과 석유 혼합 연료 COM 등으로 폭을 넓혀갈 방침입니다. 또한 연료를 태울 때에 배출되는 이산화탄소에 의한 지구 온난화, 질산화물 때문에 생기는 산성비 등의 피해가 문제 되고 있는데 이의 해결책으로 연료의 양질화와 쓰레기를 한 곳에 모을 수 있는 설비의 완비 등을 추진하고 있습니다.

 

 

 

원자력발전

원자력발전의 연료는 우라늄으로 보통 우라늄을 태운다라고도 하는데 우라늄은 석유나 석탄처럼 불타는 것은 아닙니다. 천연 우라늄에 포함되어 있는 우라늄 235의 원자핵은 중성자를 흡수하면 핵분열로 둘로 나뉘고, 또한 2~3개의 중성자를 방출합니다. 그 중성자는 다른 우라늄 원자핵에 흡수되어, 잇달아 연쇄 반응을 일으킵니다. 이 때 발생하는 열로 물을 증기로 바꾸어 발전을 합니다. 원자로에는 몇 개의 종류가 있지만 세계적으로는 80% 이상이 물을 감속재로 쓰는 원자로인 경수로를 보유하고 있습니다. 그중에서 가압수형, 비등수형의 종류가 있습니다. 발전 방법은 우라늄을 농축시켜 굳힌 페레트라는 연료를 금속 막대(연료봉)에 넣어 가동합니다. 원자력 발전에서는 적은 연료로 대량의 에너지를 낼 수 있습니다. 우라늄 235의 1g의 발열량은 화력 발전에 쓰이는 석유 약 2000L분에 상당하므로 대부분의 전력 공급을 담당하고는 있지만 안전에 세심하게 주의를 해야 합니다.