개념과 작동 원리
높은 곳의 물이 낮은 곳으로 이동하며 중력 위치에너지를 잃습니다. 터빈과 발전기는 그 일부를 전기에너지로 전달합니다.
같은 낙차에서도 더 많은 물이 흐르면 단위 시간의 에너지 전달이 큽니다. 같은 유량에서는 낙차가 클수록 물이 잃는 위치에너지가 커집니다.
관계식과 성립 조건
밀도 ρ, 체적 유량 Q, 유효 낙차 h에서 P=ρgQhη입니다. 효율 η를 빼면 물이 제공할 수 있는 이상적인 수력 전력입니다.
배관 마찰과 수위 변화는 유효 낙차와 유량을 바꿉니다. 일정 효율 모형은 실제 터빈의 모든 부하 조건을 재현하지 않습니다.
가상 실험에서 읽을 변화
같은 효율에서 유량이나 낙차를 두 배로 하면 발전 전력도 두 배가 돼요.
정상 유동과 일정 효율을 가정해요. 배관 마찰·수위 변화·홍수·생태 영향은 계산하지 않아요.
핵심 관계와 기호
P = ρgQhη · ρ = 1000 kg/m³ · g = 9.80665 m/s²
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| Q | 체적 유량 | m³/s |
| h | 유효 낙차 | m |
| η | 발전 효율 | 0~1 |
예시로 확인하기
효율이 80%에서 40%로 줄면 같은 물의 발전 전력은?
절반이 돼요 · 같은 효율에서 유량이나 낙차를 두 배로 하면 발전 전력도 두 배가 돼요.
자주 헷갈리는 점
- 유량의 단위 m³/s와 물의 총부피 m³는 같은 값으로 전력식에 넣을 수 없습니다.