수력발전소에서 전기에너지 생산 시 역학적 에너지 전환은 어떻게 이뤄지나요?

Question

안녕하세요? 수력발전소에서 전기에너지를 생산하잖아요~ 그런데 이 수력발전소에서 전기에너지를 생산할때 역학적 에너지 전환은 어떻게 이뤄지나요?

Answer 1

안녕하세요.

수력발전소에서의 전기에너지 생산은 자연적 물리적 에너지를 전기로 변환하는 매우 효율적인 과정을 포함합니다. 이 과정에서 주요한 역할을 하는 것은 물의 위치에너지와 운동에너지의 변환입니다.
수력발전소에서는 먼저, 물을 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어뜨림으로써 위치에너지를 운동에너지로 변환합니다. 이때 물은 댐이나 저수지에 저장되어 있으며, 높이 차이를 통해 중력의 힘으로 인해 물이 가속됩니다. 물이 떨어지는 과정에서 획득한 운동에너지는 수차(turbine)를 회전시키는데 사용됩니다. 수차는 이 운동에너지를 받아 회전하며, 이 회전 운동은 수차와 직접 연결된 발전기(generator)의 회전자(rotor)를 돌리게 됩니다.
발전기 내부에서는 회전자가 고정자(stator) 사이를 돌면서 자기장을 절단합니다. 이 움직임은 발전기 내부의 코일에서 전자기 유도 원리에 의해 전기가 생산됩니다. 발전기의 코일을 통과하는 자기장의 변화는 코일 내에서 전기적 전위차를 유도하며, 이것이 바로 전기 에너지입니다.
이 전기 에너지는 변전소를 통해 전압이 조정된 후, 송전선을 통해 소비자에게 전달됩니다. 이렇게 수력발전소에서는 물의 위치에너지가 운동에너지를 거쳐 전기에너지로 변환되는 과정을 통해 깨끗하고 효율적인 에너지를 생산하게 됩니다.