화력 발전소

• 화력발전소(火力發電所畵力發前所 / Thermal power station)

개요

일반적으로 물을 끓인 증기를 이용하여 터빈을 돌려 발전을 하는 발전소를 의미한다. 물을 끓이는데 불을 때는 전통적인 방법을 사용하기 때문에 "화력"이라는 이름이 붙어 있으며, 이 불을 때기 위한 연료의 종류가 워낙에 다양하여 종류가 매우 다양한 특성이 있다.

넓은 의미로 보면 엔진을 직접 돌려 발전하는 내연발전도 화력발전으로 볼 수 있지만 일반적인 대규모 화력 발전소는 모두 외연기관에 해당하며. 증기를 이용하는 발전 원리상 원자력과 묶어서 기력발전으로 구분하기도 한다. 이런 이유로 원자력이 이 발전소의 점유율을 상당 부분 가져가긴 했지만 여전히 화력발전의 점유율은 높은 편에 속한다.

구조

발전소의 연료 형태마다 차이는 있겠지만 다음의 기본구조를 갖춰놓고 부가적인 다른 장치를 다는 경우가 많다.

• 보일러

  물을 끓여 증기를 얻어내는 장치로 연료에 따라 형태는 달라질 수 있지만 일단 불을 때서 물을 끓여 증기를 얻어내야 한다는 점은 모든 화력발전소의 공통사항이다.

• 터빈

  보일러에서 만들어진 고압의 증기를 이용하여 터빈을 회전시키고, 터빈 축에 연결된 발전기가 돌아가서 전기를 생산하게 된다. "복합화력"의 경우 가스터빈과 증기터빈으로 나뉘며, 가스터빈은 발전기를 직접 돌리고, 가스터빈에서 나오는 폐열로 증기터빈을 한번 더 돌린다.

• 복수기

  터빈에서 사용된 증기를 다시 물로 되돌리는 장치. 이걸 위해서 다량의 냉각수를 사용하는 경우가 많다. 여기서 발생하는 폐열이 아까워서 이 열을 이용하여 난방 등에 사용하는 경우가 바로 열병합 발전소이다.

• 굴뚝

  좀 뜬금없겠지만 태운 연료로 인해 발생된 가스를 배출하는 장치이다. 예전에는 시커먼 연기를 풀풀 뿜어내는 이미지였지만, 환경규제가 심해지면서 굴뚝의 높이도 높아지고, 집진장치 등의 각종 필터 등이 달리면서 시커먼 연기를 뿜어내는 경우는 거의 없다.

장점

• 다른 발전소에 비해서 빠른 시간내에 건설이 가능하다.

• 물론 빠른 시간이라고 하여도 최소 5~7년 정도 걸리지만 그래도 원자력 발전소나 수력 발전소의 건설기간에 비하면 절반도 안 되는 수준이다. 이로 인해 급격한 전력소비량의 상승이 예상되는데 가장 빨리 대응이 가능한 수단이 바로 화력발전이다.

• 사용하는 연료가 다양하다.

• 일단 화력 발전소의 본질은 불을 붙여서 물만 끓일 수 있다면 뭐든 사용이 가능한 수준이다. 여러 종류의 발전소를 지어놓고 연료 가격 변동에 따라서 탄력적으로 운영이 가능하다.

단점

• 연료 가격이 상대적으로 비싸다.

• 물만 틀어놓으면 되는 수력 발전소나 한번 연료를 장전하면 한동안 꺼낼 일이 없는 원자력 발전소의 연료가격에 비해서 화력발전에 들어가는 연료의 비용은 상당히 비싼 편이다. 이는 결국 발전단가의 상승으로 이어지게 된다.

• 환경오염 문제
  • 유해가스 발생

    싫든 좋든 무언가를 태워야 하기 때문에 이산화탄소를 비롯한 각종 온실가스 발생으로 인해 탄소배출권에서 화력발전은 상당히 불리한 위치에 있다. 거기에 일부 연료는 이산화탄소만 내뿜는 것이 아니라 황산화물이나 질소산화물을 비롯한 각종 유해가스를 덤으로 배출하기도 한다.

  • 미세먼지 발생

    석탄, 쓰레기 등의 고체 연료와 중유 같은 질나쁜 액체 연료를 태우는 경우 보일러 연소실에서 재가 풀풀 날린다. 발전 시설에서는 이걸 99.9% 이상 거르고 있지만 워낙에 양이 많아서 미세먼지의 주요 발생원으로 지목받고 있다. 특히 수도권 순간 부하를 버티기 위해 충청권에 화력발전소가 많이 분포해 충청권과 수도권에 미세먼지를 뿌리고 다닌다. 국내산 미세먼지의 주범.

연료

일단 불을 땔 수 있고, 지속적인 공급이 가능한 것이라면 무엇이든지 연료로 사용 가능하다. 단, 아무 연료나 마구 쓸 수 있는 것은 아니고 각각의 발전소에 맞는 연료대로 설비가 갖추어진다.

• 석탄 - 가장 전통적인 연료. 특히 유연탄을 많이 쓰지만 무연탄 사용이 가능한 경우도 있다.
• 석유 - 석탄 다음으로 많이 쓰는 경우. 보통 중유를 가장 많이 쓰지만 그렇지 않은 경우도 꽤 많다.
• 천연가스 및 가스- 다른 연료에 비해서 가동준비 시간이 짧은 편이기 때문에 순간적인 전력수요 급증에 대비하여 사용되는 경우가 많다. 용광로를 갖추고 있는 제철소 같은 곳에서는 코크스 제조 과정에서 발생하는 가스를 발전에 사용하기 때문에 제철소에 같이 붙어 있는 경우도 종종 보인다. 다만 연료의 단가가 상당히 높다는 단점이 있다. 경우에 따라서는 쓰레기 매립장 등에서 나오는 바이오매스 가스를 이용하기도 한다.
• 쓰레기(...) - 주로 열병합 발전소에서 많이 사용하는 경우이다. 어차피 버릴거 태우면서 전기도 만들고, 온수도 만들어내자는 생각. 대신 분리수거를 철저하게 해 주어야 한다. 괜히 젖은 연료가 들어가면 유해가스가 풀풀 날릴 수 있으며, 엉뚱한 것이 잘못 들어가면 꽤나 골아파진다.

리브레 위키에 항목이 개설된 화력 발전소

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