가동보와 소수력발전 연계시스템의 규모 결정을 위한 최적화 모형 연구 = Optimization Model for the Scale Determine of Integrated System in Movable Weir and Small Hydro-Power Generation
저자
이재혁 ( Jaehyouk Lee ) ; 김선주 ( Sunjoo Kim ) ; 김필식 ( Philshik Kim ) ; 권형중 ( Hyungjoong Kwon ) ; 최범준 ( Bumjun Choi )
발행기관
학술지명
한국농공학회 학술대회초록집(Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference)
권호사항
발행연도
2013
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
103-103(1쪽)
제공처
전 세계적으로 신재생에너지에 대한 요구가 증가하고 있으며 하천에서 가동보를 이용한 저낙차 소수력 발전에 대한 관심이 급증하고 있다. 특히, 우리나라와 같이 하천 폭이 크고 수량이 확보된 경우 소수력 발전에 유리함에도 불구하고 선진국에 비해 소수력 발전 이용률이 현저하게 낮은 실정이다. 본 연구는 가동보와 소수력발전 연계시스템의 규모 결정을 위한 최적화 모형(Weir-HydroGEN System)을 개발하는 것이 목적이며, 개발된 모형을 국내 대상 지구에 적용함으로서 모형을 검증하고, 검증된 모형을 국내외에 10개 지역에 적용하여 가동보와 소수력발전 연계시스템 구축에 대한 타당성을 제시하였다.
모형의 검증을 위해서 고무보를 이용하여 소수력 발전을 운영하고 있는 은동보(대전), 서리보(강원도), 원통보(강원도)에 지구에 적용하였다. 가동보를 이용한 소수력 발전은 발전사용수량 인자에 의해 그 규모가 결정되고 총 투자비용의 회수기간이 달라지므로 발전사용수량의 산정을 세 가지 시나리오 즉, 평수량 (S1), 갈수량의 3배 (S2), 유황곡선의 26% (S3)로 산정하여 모형을 적용하였다. 경제성 분석을 위하여 모형을 적용한 결과, 은동보는 35년 동안의 모의 운영에도 불구하고 발생 이윤이 총 투자비용을 초과하지 못하여 경제적인 타당성을 확인하지 못하였고, 원통보의 경우 S3 시나리오에서 B/C 지표가 1을 상위하고, 서리보의 경우 S1 시나리오 및 S3 시나리오에서 B/C 지표가 양호하게 산정되었다.
검증된 모형을 이용하여 국내ㆍ외 10개 지구 (국내 5개 지구 : 선교보, 무태보, 하양보, 영천제1가동보, 안림천보, 국외 5개 지구 : West Buxton, East Toba, Stave River, Bear Creek, Kapuskasing)에 적용하여 발전시설의 규모 결정 및 경제성 분석을 수행하였다. 모형의 국내 적용 결과, 무태보를 제외한 모든 보에서 B/C의 값이 1이하로 나타나 소수력발전의 입지조건에 적합하지 않으며, 무태보에서 B/C값이 1.06, 투자비 회수기간은 24년으로 낮게 나타났지만 소수력 발전 설비의 입지 가능성은 확보된 것으로 분석되었다. 모형의 국외 적용 결과, West Buxton보와 Bear Creek보는 각각 B/C값이 1.96, 1.74, 투자비 회수기간은 6년, 7년으로 분석되었고, Stave River보와 East Toba보는 각각 B/C값이 3.25, 3.14, 투자비 회수기간은 3년, 4년으로 매우 높은 경제성을 확보하였고, Kapuskasing보는 B/C값이 1을 넘지 못하여 충분한 경제성을 확인하지 못하였다. 이상의 적용 결과로 미루어 볼 때, 국내 하천은 최근 시기적으로 부각되고 있는 에너지 부족 현상을 대처할 수 있는 소수력 발전 부존량을 보유하고 있으며 또한, 경제성이 확보된 것으로 분석되었다. 국외의 경우에도 가동보를 이용한 소수력 발전 활용성이 확인되었으며 특히, 하천수량이 풍부하고 전력 단가가 상대적으로 고가인 동남아시아와 같은 개도국에 적용할 경우 그 효과가 제고될 것으로 판단된다.
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