화력·원자력·수력 발전의 특성

핵심 정리

발전 방식은 전기를 만드는 데 쓰는 에너지원과 발전소가 요구하는 자연·입지 조건을 함께 비교해야 한다. 화력은 석탄·석유·천연가스 같은 화석 연료를 태워 얻은 열로 물을 끓이고, 증기로 터빈과 발전기를 돌린다. 연료를 연소하는 과정에서 대기 오염 물질이 배출되므로, 수력보다 대기 오염 물질 배출량이 많고 석탄 화력은 원자력보다 그 배출량이 많다. 화력은 연료를 지속해서 공급해야 발전할 수 있다는 점에서 연료 공급과 소비지의 관계도 살펴야 한다.

원자력은 핵분열에서 나온 열로 물을 끓여 증기를 만들고 터빈을 돌린다. 증기로 발전한다는 점은 화력과 비슷하지만, 석탄·석유·천연가스 등 화석 연료를 태우는 발전은 아니다. 원자력 발전소는 냉각수를 확보하기 쉬운 해안에 주로 입지하며, 동해안과 남해안에 분포한다. 특히 경북 동해안 등 해안 지역에 발전소가 집중된 점을 입지 판단에 활용한다. 원자력 발전소는 냉각수 확보가 용이한 해안 지역에 주로 입지한다. 원자력 발전은 방사성 폐기물 처리에 비용이 많이 든다는 점도 화력·수력과 구분되는 특성이다.

수력은 물의 낙차 에너지를 이용하여 전기를 생산한다. 유량이 풍부하고 낙차가 큰 곳일수록 발전에 유리하며, 이러한 조건을 갖춘 곳을 찾아야 하므로 자연적 입지 제약이 크다. 댐을 설치할 수 있는 지형과 물의 조건이 발전소 위치를 결정하는 데 중요하다. 그래서 수력 발전소는 화력 발전소보다 대소비지에서 떨어져 있는 경우가 많다. 물을 이용하고 연료를 연소하지 않으므로 발전 과정에서 대기 오염 물질을 배출하지 않는다. 수력 발전은 원자력 발전보다 상업용 발전에 이용된 시기가 이르다.

자세히

세 발전 방식의 원리를 비교할 때는 에너지원에서 터빈의 회전까지 이어지는 과정을 순서대로 따져야 한다. 발전기는 터빈의 회전력을 받아 전기를 만든다. 화력과 원자력은 물을 끓여 증기를 만들고, 그 증기가 터빈을 돌린다는 공통점이 있다. 그러나 열을 얻는 방법은 다르다. 화력은 화석 연료를 연소해 열을 만들고, 원자력은 핵분열에서 발생하는 열을 이용한다. 따라서 증기 터빈을 쓴다는 외형상의 공통점만으로 두 방식을 같은 에너지원으로 분류하면 안 된다. 원자력 발전을 화력 발전의 연료를 사용하는 방식으로 판단하는 것은 핵심적인 혼동이다. 원자력 발전은 핵분열 에너지를 이용하며 화력 발전 연료를 쓰지 않는다.

화력 발전은 연료가 가진 에너지를 연소로 열에너지로 바꾸는 데서 시작한다. 이 열로 물을 끓여 만든 고온·고압의 증기가 터빈을 회전시키고, 터빈에 연결된 발전기가 전기를 생산한다. 석탄·석유·천연가스는 모두 화석 연료이며, 이들을 연소해 전기를 만든다는 것이 화력의 기본이다. 발전 과정에서 연료를 태우므로 대기 오염 물질 배출이 발생한다. 특히 석탄 화력은 원자력보다 대기 오염 물질 배출량이 많다. 화력과 수력을 비교할 때도 연료 연소 여부가 중요한 기준이다. 화력은 수력보다 대기 오염 물질 배출량이 많으며, 수력은 연료를 태우지 않아 발전 중 대기 오염 물질을 배출하지 않는다. 석탄 화력 발전은 원자력 발전에 비해 대기 오염 물질 배출량이 많다.

원자력 발전의 과정은 핵분열에서 시작한다. 핵분열로 얻은 열로 물을 끓여 증기를 만들고, 증기의 힘으로 터빈과 발전기를 구동한다. 이처럼 물과 증기를 매개로 터빈을 돌린다는 점에서는 화력과 비슷하지만, 열의 근원이 화석 연료의 연소가 아니라 핵분열이라는 점이 다르다. 그러므로 발전 방식 자료에서 ‘증기’나 ‘터빈’만 확인해서 화력으로 단정하지 말고, 열을 만들어 내는 에너지원이 무엇인지 확인해야 한다. 원자력 발전은 발전량 자료에서 화력과 별도의 에너지원으로 제시된다. 반면 발전 과정에서 방사성 폐기물이 발생하고 이를 처리하는 데 많은 비용이 든다. 대기 오염 배출 비교와 폐기물 처리 문제를 서로 바꾸어 이해하지 않도록 한다.

원자력 발전소의 입지는 발전 원리와 연결해 이해한다. 발전소는 증기를 만들기 위해 물을 이용하고, 설비를 운영하는 데 냉각수를 확보해야 한다. 따라서 냉각수 확보가 쉬운 해안이 입지에 유리하며, 우리나라 원자력 발전소는 주로 동해안과 남해안에 분포한다. 지도에서 발전소의 위치를 묻는 경우에는 내륙의 대도시나 소비지에 가까운지를 우선 기준으로 삼기보다 해안 입지와 실제 분포를 확인한다. 경북 동해안 등에서 원자력 발전소가 집중되는 양상도 이러한 입지 조건과 연결된다. 원자력 발전소는 해안 지역에 입지하여 경북 동해안 등에 집중되어 있다.