앞서 수력 터빈은 충격식 터빈과 경사식 터빈으로 구분된다고 소개한 바 있습니다. 충격식 터빈의 분류 및 적용 가능한 낙차에 대해서도 이전에 설명한 바 있습니다. 충격식 터빈은 버킷형 터빈, 경사식 충격식 터빈, 이중 클릭형 터빈으로 나뉘며, 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명하겠습니다.
충돌식 터빈의 러너는 항상 대기압 상태에 있으며, 수압관에서 나오는 고압의 물줄기는 터빈에 들어가기 전에 고속의 자유 제트로 변환됩니다. 이 과정에서 대부분의 운동 에너지가 날개에 전달되어 러너를 회전시킵니다. 제트가 임펠러에 충돌하는 전체 과정 동안 제트 내부의 압력은 기본적으로 대기압과 거의 같은 수준으로 일정하게 유지됩니다.
버킷 터빈은 전단 터빈이라고도 하며, 그림과 같이 노즐에서 분출되는 고속 자유 제트가 러너 원주의 접선 방향을 따라 수직으로 날개에 충돌하는 구조입니다. 이 터빈은 특히 낙차가 400m를 초과하여 구조 강도 및 캐비테이션 문제로 인해 프랜시스 터빈을 사용할 수 없는 경우, 유량이 적고 수두가 높은 수력 발전소에 적합합니다. 대형 버킷 터빈의 적용 수두는 약 300~1700m이고, 소형 버킷 터빈의 적용 수두는 약 40~250m입니다. 현재 버킷 터빈의 최대 적용 수두는 1767m(오스트리아 레섹 발전소)이며, 우리나라 톈후 수력 발전소의 버킷 터빈 설계 수두는 1022.4m입니다.
경사형 터빈
노즐에서 분출된 자유 제트는 러너의 한쪽 면에서 베인으로 유입되어 러너의 회전면과 각도를 이루며 반대쪽 면에서 베인으로 배출됩니다. 버킷형 터빈에 비해 월류량은 더 크지만 효율은 낮기 때문에 이 유형의 터빈은 일반적으로 중소형 수력 발전소에 사용되며, 적용 가능한 낙차는 보통 20~300m입니다.
터빈을 두 번 클릭하세요
노즐에서 분출된 제트는 러너 블레이드에 연속적으로 두 번 충돌합니다. 이러한 종류의 터빈은 구조가 간단하고 제조가 용이하지만 효율이 낮고 러너 블레이드의 강도가 약합니다. 따라서 단일 출력 1000kW 이하의 소규모 수력 발전소에만 적합하며, 적용 가능한 수두는 일반적으로 5~100m입니다.
다음은 충격식 터빈의 분류입니다. 충격식 터빈은 일반 터빈에 비해 세부 분류가 적습니다. 그러나 우리나라의 얄룽창포강처럼 수심차가 2,000미터가 넘는 지역에서는 충격식 터빈이 더욱 효과적입니다. 이러한 지역에서는 댐 건설이 현실적으로 불가능하기 때문에 충격식 터빈이 최적의 선택이 되었습니다.
게시 시간: 2022년 7월 28일
