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wo****
은하신
생물학, 생명공학 9위, 농학 4위, 환경 10위 분야에서 활동
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지열발전소는 지하에 있는 고온층으로부터 증기 또는 열수(熱水)의 형태로 열을 받아들여 발전하는 방식이다.
지열발전은 지하의 고온층에서 증기나 열수의 형태로 열을 받아들여 발전하는 방식을 말한다. 지열은 지표면의 얕은 곳에서부터 수 km 깊이의 고온의 물(온천)이나 암석(마그마) 등이 가지고 있는 에너지이다. 일반적으로 자연상태에서 지열의 온도는 지하 100m 깊어질 수록 평균 3°C~4°C 가 높아진다. 지대와 발전 방식에 따라 수백m 에서 수km 깊이의 우물을 파기도 한다.
우물로부터 고온의 증기를 얻으면, 이것을 증기터빈에 유도하고 고속으로 터빈을 회전시켜서 이와 직결된 발전기에 의해 전력을 생산한다. 우물로부터 분출하는 증기가 습기가 적으면 그대로 터빈에 보내는 형식으로 할 수 있으나, 열수로서 분출하는 경우는 그 열을 열교환기에 보내어 물을 증발시켜 터빈으로 보낸다. 또는 물의 온도가 낮은 경우 끓는점이 더 낮은 액체를 증발시켜 터빈으로 보내기도 한다.
지열발전의 특징
지열발전은 원리적으로 연료를 필요로 하지 않으므로 연료 연소에 따르는 환경오염이 없는 클린에너지이다. 그러나 지열정에서 분출하는 비응축성 가스 중에는 소량의 황화수소가 함유되어 있다. 현재로서는 농도가 낮아 환경기준 이하이므로 문제가 없지만 장차 대량으로 분출하게 된다면 탈황장치가 필요할 것이다. 또 열수 중에는 미량의 비소가 함유되어 있어서 발전 후 모두 지하로 다시 환원하고 있다. 하지만 경제적인 탈비소기술이 확립된다면 이 열수 또한 귀중한 저온열에너지 자원으로 이용할 수 있다.
지열발전의 비용은 대부분을 지열발전소의 건설비와 지열정의 굴착비가 차지하며, 지열자원의 질과 발전형식에 따라서도 달라진다. 하지만 화력이나 원자력에 비해 발전소의 규모는 작지만 경제성을 지니고 있는 점이 강점이며, 소규모 분산형의 로컬에너지 자원으로서의 특색도 갖추고 있다.
땅속으로부터 끌어올린 뜨거운 증기나 물은 엄밀한 의미에서 재생가능한 에너지는 아니다. 발전을 위해 빠져나가는 지열의 양이 저장소의 재충전 능력보다 크기 때문에 현재 열저장량은 점차 줄어들고 있다. 오랜 시간이 걸리겠지만, 땅 속에서 뜨거운 물이나 증기가 고갈되고 뜨거운 암석층이 식으면 더이상 열을 끌어올릴 수 없다. 하지만 지구 자체가 가지고 있는 에너지이므로 굴착하는 깊이에 따라 잠재력은 거의 무한이라고 할 수 있다.
발전현황
현재 열을 이용해서 발전하고 있는 곳은 전세계에 널리 퍼져 있다. 1998년 기준으로 가장 큰 규모로 하는 나라는 2850MW(메가와트; 1MW=106W)의 발전용량을 지닌 미국과 1848MW의 발전용량이 설비된 필리핀이다. 필리핀은 지열발전으로 전체 전력의 22%를 공급한다. 그 밖에 인도네시아, 이탈리아, 일본, 멕시코, 뉴질랜드 등에도 상당한 용량이 설비되어 있고, 점차 늘어나는 추세이다. 지열발전은 1990년에서 1998년 사이에 약 40%가 증가했다. 가장 많이 증가한 나라는 957MW가 새로 설치된 필리핀인데, 필리핀은 1999년에서 2008년까지 580MW를 더 설치할 계획이다.
지열을 이용한 전력생산은 1975년부터 95년까지 연간 9%씩 증가했고, 직접적인 이용은 연간 6%씩 증가했다. 1998년 지열을 이용한 전력생산은 전세계적으로 45TWh(테라와트시; 1TWh=1012Wh)에 달했고, 열에너지 생산은 40TWh에 달했다. 앞으로 2020년까지 연간 9%씩 지열발전이 확대된다면 2010년에는 전력생산이 130TWh, 2020년에는 310TWh에 달할 것이다. 설비용량은 1998년 8239MW였는데, 해마다 9%씩 증가한다면 2010년에는 전세계적으로 설비용량이 25000MW, 2020년에는 58000MW로 늘어날 것이다.
하지만 우리나라의 경우, 아직까지 온천으로 이용하는 것 외에는 지열에너지를 본격적으로 이용하려는 시도가 그다지 없다. 지열자원 또한 저온 염수가 주류를 이루고 있는 것으로 알려지고 있어 앞으로도 이런 추세는 지속될 것으로 보인다. 그러나 백두산과 한라산 지역은 분화 기록이 존재하는 휴화산으로 상당한 지열에너지가 존재할 가능성이 있다. 1990년대 초 한국자원연구소에서 마산·창원 지역에 대한 지열자원 조사를 실시한 바 있다.
우물로부터 고온의 증기를 얻으면, 이것을 증기터빈에 유도하고 고속으로 터빈을 회전시켜서 이와 직결된 발전기에 의해 전력을 생산한다. 우물로부터 분출하는 증기가 습기가 적으면 그대로 터빈에 보내는 형식으로 할 수 있으나, 열수로서 분출하는 경우는 그 열을 열교환기에 보내어 물을 증발시켜 터빈으로 보낸다. 또는 물의 온도가 낮은 경우 끓는점이 더 낮은 액체를 증발시켜 터빈으로 보내기도 한다.
지열발전의 특징
지열발전은 원리적으로 연료를 필요로 하지 않으므로 연료 연소에 따르는 환경오염이 없는 클린에너지이다. 그러나 지열정에서 분출하는 비응축성 가스 중에는 소량의 황화수소가 함유되어 있다. 현재로서는 농도가 낮아 환경기준 이하이므로 문제가 없지만 장차 대량으로 분출하게 된다면 탈황장치가 필요할 것이다. 또 열수 중에는 미량의 비소가 함유되어 있어서 발전 후 모두 지하로 다시 환원하고 있다. 하지만 경제적인 탈비소기술이 확립된다면 이 열수 또한 귀중한 저온열에너지 자원으로 이용할 수 있다.
지열발전의 비용은 대부분을 지열발전소의 건설비와 지열정의 굴착비가 차지하며, 지열자원의 질과 발전형식에 따라서도 달라진다. 하지만 화력이나 원자력에 비해 발전소의 규모는 작지만 경제성을 지니고 있는 점이 강점이며, 소규모 분산형의 로컬에너지 자원으로서의 특색도 갖추고 있다.
땅속으로부터 끌어올린 뜨거운 증기나 물은 엄밀한 의미에서 재생가능한 에너지는 아니다. 발전을 위해 빠져나가는 지열의 양이 저장소의 재충전 능력보다 크기 때문에 현재 열저장량은 점차 줄어들고 있다. 오랜 시간이 걸리겠지만, 땅 속에서 뜨거운 물이나 증기가 고갈되고 뜨거운 암석층이 식으면 더이상 열을 끌어올릴 수 없다. 하지만 지구 자체가 가지고 있는 에너지이므로 굴착하는 깊이에 따라 잠재력은 거의 무한이라고 할 수 있다.
발전현황
현재 열을 이용해서 발전하고 있는 곳은 전세계에 널리 퍼져 있다. 1998년 기준으로 가장 큰 규모로 하는 나라는 2850MW(메가와트; 1MW=106W)의 발전용량을 지닌 미국과 1848MW의 발전용량이 설비된 필리핀이다. 필리핀은 지열발전으로 전체 전력의 22%를 공급한다. 그 밖에 인도네시아, 이탈리아, 일본, 멕시코, 뉴질랜드 등에도 상당한 용량이 설비되어 있고, 점차 늘어나는 추세이다. 지열발전은 1990년에서 1998년 사이에 약 40%가 증가했다. 가장 많이 증가한 나라는 957MW가 새로 설치된 필리핀인데, 필리핀은 1999년에서 2008년까지 580MW를 더 설치할 계획이다.
지열을 이용한 전력생산은 1975년부터 95년까지 연간 9%씩 증가했고, 직접적인 이용은 연간 6%씩 증가했다. 1998년 지열을 이용한 전력생산은 전세계적으로 45TWh(테라와트시; 1TWh=1012Wh)에 달했고, 열에너지 생산은 40TWh에 달했다. 앞으로 2020년까지 연간 9%씩 지열발전이 확대된다면 2010년에는 전력생산이 130TWh, 2020년에는 310TWh에 달할 것이다. 설비용량은 1998년 8239MW였는데, 해마다 9%씩 증가한다면 2010년에는 전세계적으로 설비용량이 25000MW, 2020년에는 58000MW로 늘어날 것이다.
하지만 우리나라의 경우, 아직까지 온천으로 이용하는 것 외에는 지열에너지를 본격적으로 이용하려는 시도가 그다지 없다. 지열자원 또한 저온 염수가 주류를 이루고 있는 것으로 알려지고 있어 앞으로도 이런 추세는 지속될 것으로 보인다. 그러나 백두산과 한라산 지역은 분화 기록이 존재하는 휴화산으로 상당한 지열에너지가 존재할 가능성이 있다. 1990년대 초 한국자원연구소에서 마산·창원 지역에 대한 지열자원 조사를 실시한 바 있다.
지열발전의 발전방식
천연의 증기를 그대로 쓰는 것, 열수를 쓰는 것, 열수 또는 천연증기로 다른 작동유체(作動流體)의 증기를 만드는 것의 3가지 방법이 있다. 또 일본에서는 화산의 분화구 또는 그 하부에 있는 용암의 1,100℃에 달하는 고온을 이용하는 화산발전의 가능성에 대해서 연구를 하고 있다.
⑴ 천연증기를 이용하는 방법:천연증기란 분정(噴井) 또는 분기공(噴氣孔)으로부터 분출하는 수증기이지만, 이 증기에는 과열상태의 것, 포화상태의 것, 수분을 포함한 습한 상태의 것 등이 있다. 과열증기를 얻을 수 있는 경우는 편리하고 이용사이클도 간단하지만, 습증기(濕蒸氣)의 경우에는 그 습한 정도에 따라서는 열수를 이용하는 경우와 같은 방식으로 하는 편이 유리할 때도 있다. 가장 간단한 방식은 천연증기를 직접 터빈에 끌어들이는 것으로, 이 때 배기는 대기 속으로 방출된다. 배압식(背壓式) 터빈을 이용하기 때문에 천연증기열량의 일부만을 이용하는 데 불과하여 열효율이 낮다. 그러나 증기 속에 포함된 가스분(分)이 많을 경우에는 이 방식이 유리하다. 또 복수식(復水式) 터빈을 이용하는 방식도 있다. 이 경우는 천연증기를 직접 터빈에 공급하고, 가스분은 펌프로 대기 속에 방출하거나, 또는 가스 속에 이용이 가능한 성분(황화수소·메탄·질소 등)이 있을 때는 이것을 공장에 보내어 화학 제품을 정제하기도 한다.
⑵ 열수를 이용하는 방법:고온의 열수를 플래시 탱크에 이끌어, 감압증발시켜 발생한 증기만을 터빈에 보낸다. 천연증기를 그대로 이용하는 방식에 비해 증기 속에 포함된 불순물이 비교적 적기 때문에 터빈깃이 부식되는 등의 영향이 적다. 습증기를 이용하는 경우는 원리적으로는 열수의 경우와 별 차이가 없다. 분정으로부터의 습증기를 기수분리기(氣水分離器)로 증기와 수분으로 분리하여 증기만 터빈에 공급한다.
⑶ 물, 기타의 작동유체에 의한 방법:고온의 천연증기 또는 열수의 열량을 열교환기에 의해서 별도의 작동유체에 주어 발생한 증기를 터빈에 보낸다. 이 경우 작동유체로는 물, 또는 끓는점이 낮은 물질, 예를 들면, 프레온가스와 같은 것을 사용하면 유리하다.
⑴ 천연증기를 이용하는 방법:천연증기란 분정(噴井) 또는 분기공(噴氣孔)으로부터 분출하는 수증기이지만, 이 증기에는 과열상태의 것, 포화상태의 것, 수분을 포함한 습한 상태의 것 등이 있다. 과열증기를 얻을 수 있는 경우는 편리하고 이용사이클도 간단하지만, 습증기(濕蒸氣)의 경우에는 그 습한 정도에 따라서는 열수를 이용하는 경우와 같은 방식으로 하는 편이 유리할 때도 있다. 가장 간단한 방식은 천연증기를 직접 터빈에 끌어들이는 것으로, 이 때 배기는 대기 속으로 방출된다. 배압식(背壓式) 터빈을 이용하기 때문에 천연증기열량의 일부만을 이용하는 데 불과하여 열효율이 낮다. 그러나 증기 속에 포함된 가스분(分)이 많을 경우에는 이 방식이 유리하다. 또 복수식(復水式) 터빈을 이용하는 방식도 있다. 이 경우는 천연증기를 직접 터빈에 공급하고, 가스분은 펌프로 대기 속에 방출하거나, 또는 가스 속에 이용이 가능한 성분(황화수소·메탄·질소 등)이 있을 때는 이것을 공장에 보내어 화학 제품을 정제하기도 한다.
⑵ 열수를 이용하는 방법:고온의 열수를 플래시 탱크에 이끌어, 감압증발시켜 발생한 증기만을 터빈에 보낸다. 천연증기를 그대로 이용하는 방식에 비해 증기 속에 포함된 불순물이 비교적 적기 때문에 터빈깃이 부식되는 등의 영향이 적다. 습증기를 이용하는 경우는 원리적으로는 열수의 경우와 별 차이가 없다. 분정으로부터의 습증기를 기수분리기(氣水分離器)로 증기와 수분으로 분리하여 증기만 터빈에 공급한다.
⑶ 물, 기타의 작동유체에 의한 방법:고온의 천연증기 또는 열수의 열량을 열교환기에 의해서 별도의 작동유체에 주어 발생한 증기를 터빈에 보낸다. 이 경우 작동유체로는 물, 또는 끓는점이 낮은 물질, 예를 들면, 프레온가스와 같은 것을 사용하면 유리하다.
[출처] 지열발전의 발전방식 | 네이버 백과사전
2011.12.06.
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네이버 백과사전
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