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「그린 에너지 총서」제8권『소수력발전기술』. 총 8장으로 구성하여, 수력 이용의 원리부터 소수력 발전, 수차, 각종 수차 설계와 실험, 발전기, 동력전달장치, 소수력 발전의 설치장소와 설치 예, 소수력 발전시스템 유지 및 관리에대한 설명을 수록하였다.

이 책은 수력 발전에 대한 내용을 다루고 있다. 지구 온난화의 원인이 되는 화석연료와는 달리 수력 발전은 이산화탄소를 배출하지 않고, 물도 오염시키지 않으며, 초기 건설에 다소 비용이 들긴 하지만 완공된 뒤에는 운용비도 다른 어떤 방식보다 경제적이다. 저자는 이러한 수력 발전에 기대려면 무엇보다 먼저 수자원의 이용 극대화가 전제되어야 한다고 말하고 있다.
각 장에 수력 이용의 원리, 소수력 발전, 각종 수차 설계와 실험, 소수력 발전의 설치장소와 설치 예에 대해 기술하였으며, 마지막 장에는 소수력 발전 시스템의 유지·관리에 대해 다루고 있다.

제1장　수력 이용의 원리　/ 11
1ㆍ1 물의 에너지 / 13
1ㆍ2 에너지 보존의 법칙 / 17
1ㆍ3 수력 원동기의 분류 / 19
1ㆍ4 전기에 관한 지식 / 22
1ㆍ5 교류 발전기(alternator) / 32
1ㆍ6 레귤레이터(regulator) / 38
1ㆍ7 배터리 / 40

제2장　소수력 발전 / 47
2ㆍ1 수력 발전에 필요한 기초 지식과 기본적인 에너지 식 / 50
2ㆍ2 소수력 발전의 특징 / 55
2ㆍ3 소수력 발전 방식 / 57
2ㆍ4 수차 선정 / 71

제3장　수차(水車) / 73
3ㆍ1 수차의 이론 / 75
3ㆍ2 수차의 출력 / 76
3ㆍ3 수차의 종류 / 79
3ㆍ4 소형 발전용 수차 / 90
3ㆍ5 수차의 형식 / 94
3ㆍ6 서양의 수차들 / 97
3ㆍ7 수차의 발전사 / 100
3ㆍ8 수차의 개량 / 101
3ㆍ9 새로운 형식의 수차 / 105
3ㆍ10 물터빈의 출현 / 107

제4장　각종 수차 설계와 실험　　109
4ㆍ1 위돌림 수차 / 111
4ㆍ2 위돌림 수차의 설계 예 / 121
4ㆍ3 흉벽을 갖는 가슴돌림 수차 / 124
4ㆍ4 다른 형식의 수차 / 131
4ㆍ5 개방주류형 수차 / 136
4ㆍ6 개방주류형 수차의 기초 / 137
4ㆍ7 개방주류형 수차의 실험 데이터 / 139
4ㆍ8 수차 출력 / 147
4ㆍ9 설치의 예 / 148
4ㆍ10 직류 발전 / 156
4ㆍ11 직류 발전 수차 설치 계획 / 157

제5장　발전기　　165
5ㆍ1 발전기의 원리 / 167
5ㆍ2 소수력 발전에 적용되는 발전기 / 171

제6장　동력전달장치　　181
6ㆍ1 벨트전달방식 / 183
6ㆍ2 축직결방식 / 185
6ㆍ3 증속기방식 / 186

제7장　소수력 발전의 설치장소와 설치 예　/　189
7ㆍ1 설치장소의 조사 / 191
7ㆍ2 소수력 발전의 후보지 / 192
7ㆍ3 소수력 발전의 설치 예 / 197
7ㆍ4 소수력 발전의 실증 예 / 208

제8장　소수력 발전시스템의 유지ㆍ관리　/　215
8ㆍ1 설치장소의 유지ㆍ관리 / 217
8ㆍ2 용수로의 잡초와 쓰레기 처리방법 / 218
8ㆍ3 전기설비의 유지ㆍ관리 / 221
찾아보기 / 223

머리말

에너지란 말의 어원은 희랍어로 “일을 하는 능력”을 뜻한다고 한다. 인간은 이 일하는 능력을 온갖 기술을 구사하여 이끌어냄으로써 풍요롭고 편한 사회로 발전시켜 왔다.
한편, 20세기 초에 16억 명에 불과했던 세계 인구는 오늘날 70억 명에 육박하고 금세기(21세기) 중반에는 80억 명에서 110억 명에 이를 것으로 예측되고 있다. 이처럼 폭발적으로 늘어나는 인구 증가로 에너지가 대량 소비되어 해마다 소비량도 엄청난 추세로 늘어나고 있다.
오늘날 우리가 사용하는 에너지는 표에서 볼 수 있듯이 화석연료에 크게 의존하고 있으며, 이 화석연료는 지구 온난화의 원인이 되고 있다. 지구상에는 연간 240억 톤의 이산화탄소가 배출되고 있으며 해양과 삼림 등에 의해서 약 절반이 흡수되고 나머지 120억 톤은 대기 중에 축적된다. 축적된 이산화탄소가 온실효과 가스가 되어 지표의 평균기온을 상승시키고 있다는 사실은, 빈발하는 세계 각지의 이상기상현상과 예상을 뛰어넘는 북극권 등의 빙하ㆍ빙상의 용해를 통해서도 실감할 수 있다.
또 화석연료 자원에는 한계가 있다. 세계의 석탄자원은 6.2조 톤으로 추정되지만 경제적으로 채취 가능한 확인 매장량은 1조 톤 가량이므로 현재의 소비량 추세로는 약 150년간 공급이 가능할 것이라는 전망이다.
전세계 석유의 확인 매장량은 1조 배럴에서 1조 2000억 배럴이고 현재 세계 석유생산량은 연간 약 4300억 배럴이므로 2006년 매장량 기준으로 계산하면 이후 약 30~40년간 공급이 가능할 것으로 추산되고 있다.
화석연료에서 벗어나는 최선의 길은 수력 발전을 이용하는 것이다. 수력 발전은 이산화탄소를 배출하지 않고 물도 오염시키지 않는다. 건설에 다소 비용이 들기는 하지만 일단 완공된 뒤에는 운용비도 다른 어떤 방식보다 경제적이다.
그러나 수력 발전에 기대려면 무엇보다 먼저 수자원의 이용 극대화가 전제되어야 한다. 세계적으로 볼 때 연간 평균 강우량이 유별나게 적은 나라도 아니건만 우리나라는 물부족 국가의 하나로 분류되고 있다. 물을 너무 허술하게 흘러 보내기 때문이다. 웬만한 홍수에도 지방 하천이 범람하여 농경지를 휩쓸기 예사지만 달포 정도 지나서 가 보면 그 하천은 이미 물 한 방울 구경할 수 없는 건천으로 탈바꿈한 모습을 목격할 수 있다.
지난 수년 동안 우리나라는 많은 예산을 투입하여 4대강 정비사업을 펼쳐 왔다. 운하사업을 하려고 한다는 일부 오해와 반대의 소리도 없지 않았지만 강의 범람을 막고 맑은 식수원을 확보하며 물부족 사태에 대비하여 담수량을 늘린다는 측면에서 볼 때 앞으로 그 효과가 기대되는 바 크다.
그러나 아쉬움이 적지 않다. 시작한 김에 몇 개년 계획이라도 세워 지방에 산재한 크고 작은 농수용 저수지와 하천들, 심지어는 마을을 끼고 흐르는 작은 개천까지도 대대적인 정비가 절실하기 때문이다. 저수지는 축조된 지 수십년이 지나도록 손을 보지 않아 토사가 쌓여 제구실을 하지 못하는 곳이 부지기수이다. 사시사철 맑은 물이 흐르는 마을 개천과 농수로를 4대강 정비사업처럼 펼쳐 나간다면 소수력 발전문제는 개발의 토대가 마련될 것이다.
끝으로 이 책을 쓰면서 기억나는 분이 있다. 1960년대 후반에서 70년 초반, 경남 진주에서 건전사(建電社)라는 전업사를 경영하시던 분으로 당시 소수력 발전을 위해 동분서주하시던 모습이 눈에 선하다. 40여 년의 세월이 흘러 성함은 기억나지 않지만 건전사 사장님은 소수력 발전소 건설 적격지 여러 곳을 실지 답사하여 많은 자료들을 가지고 계셨고 그 실현을 위해 내가 주관했던 월간 “전기기술”을 몇 번 찾아오기도 하셨다. 당시는 우리나라의 경제개발이 본격적으로 시작되어 여러 곳에 크고 작은 공장들이 건설되던 때였다. 심각한 전력난 타개를 위해 용량이 큰 수력 발전소와 화력 발전소가 건설되던 때 수백 kW 출력의 소수력 발전이 전력당국이나 정부당국자의 눈에 찰 리 없었지만 좌절하지 않고 고군분투하던 그 사장님이 진정 이 시대에 필요한 사람인 것 같아 아쉽다.