전기산업기사 · 전력공학 과목
전기산업기사 발전 개념 정리
중요도 ★★★☆☆ · 15% (추정)
AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
개요
화력 발전은 연료를 태워 만든 증기로 터빈을 돌립니다. 물은 급수 펌프, 보일러, 과열기, 터빈, 복수기를 차례로 돌며 랭킨 사이클을 이룹니다. 효율을 높이기 위해 터빈에서 일한 증기를 다시 데우는 재열 사이클과, 터빈 중간에서 증기를 빼내 급수를 데우는 재생 사이클을 씁니다.
원자력 발전은 우라늄의 핵분열 열로 증기를 만듭니다. 감속재는 중성자의 속도를 늦추고, 제어재는 중성자를 흡수하여 반응의 세기를 조절합니다. 제어봉 재료로는 붕소, 카드뮴, 하프늄이 쓰입니다.
수력 발전은 물이 떨어지는 힘으로 수차를 돌립니다. 발전 출력은 9.8 × 유량 × 낙차 × 효율로 구합니다. 양수 발전소에서 물을 끌어올릴 때는 반대로 9.8 × 유량 × 양정을 효율로 나누어 필요한 입력을 구합니다.
핵심 개념
랭킨 사이클
급수 펌프 → 보일러 → 과열기 → 터빈 → 복수기 순서로 물과 증기가 순환합니다.
외우는 요령복수기는 증기를 물로 되돌리는 곳입니다.
재열 사이클
터빈에서 일부 팽창한 증기를 다시 보일러로 보내 가열합니다.
외우는 요령재생은 추기로 급수를 데우는 것입니다.
제어재
중성자를 흡수해 핵분열 반응을 조절하는 물질입니다. 붕소·카드뮴·하프늄.
외우는 요령흑연·중수는 감속재입니다.
양수 펌프 입력
P = 9.8QH ÷ η (kW).
외우는 요령발전은 효율을 곱하고, 양수는 효율로 나눕니다.
자주 나오는 포인트
- 랭킨 사이클 순서 암기
- 재열과 재생의 차이
- 제어재는 흡수, 감속재는 속도 감소
- 양수 입력은 효율로 나눈다
헷갈리는 것 비교: 재열 사이클과 재생 사이클
| 구분 | 재열 사이클 | 재생 사이클 |
|---|---|---|
| 하는 일 | 팽창한 증기를 다시 가열 | 증기 일부를 빼내 급수를 가열 |
| 사용 설비 | 재열기 | 급수 가열기 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 터빈에서 일부 팽창한 증기를 다시 보일러로 보내 가열한 뒤 나머지 터빈에서 일을 하게 하는 사이클은?
- ① 재생 사이클
- ② 카르노 사이클
- ③ 브레이턴 사이클
- ④ 재열 사이클
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ④ 재열 사이클
핵심: 재열: 증기를 다시 가열 / 재생: 추기로 급수 가열
'재열(再熱)'은 다시 가열한다는 뜻입니다. 터빈에서 일하고 온도가 떨어진 증기를 보일러의 재열기로 보내 다시 데운 뒤 저압 터빈에 보냅니다. 증기가 너무 일찍 물방울이 되어 터빈 날개를 상하게 하는 것을 막고 효율을 높입니다.
틀린 선지
- 재생 사이클: 터빈 중간에서 증기 일부를 빼내어(추기) 보일러 급수를 데우는 사이클입니다.
- 카르노 사이클: 이론상 최고 효율을 나타내는 이상적인 사이클로, 실제 발전소 설비 방식이 아닙니다.
- 브레이턴 사이클: 가스 터빈의 기본 사이클입니다.
문제 2. 원자로에서 중성자를 흡수하여 핵분열 반응의 세기를 조절하는 제어봉 재료로 쓰는 것은?
- ① 흑연
- ② 중수
- ③ 베릴륨
- ④ 붕소
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정답: ④ 붕소
핵심: 제어재: 붕소·카드뮴·하프늄 (중성자 흡수)
제어봉은 중성자를 잘 흡수하는 물질로 만듭니다. 대표적인 재료가 붕소, 카드뮴, 하프늄입니다. 제어봉을 깊이 넣으면 중성자가 많이 흡수되어 반응이 약해지고, 빼면 반응이 강해집니다.
틀린 선지
- 흑연: 중성자의 속도를 늦추는 감속재로 씁니다.
- 중수: 중성자를 잘 흡수하지 않아 감속재로 씁니다.
- 베릴륨: 중성자를 노심 안으로 되돌려 보내는 반사재나 감속재로 씁니다.
문제 3. 기본적인 랭킨 사이클(증기 화력 발전의 기본 순환)에서 물과 증기가 지나가는 순서로 옳은 것은?
- ① 급수 펌프 → 터빈 → 보일러 → 과열기 → 복수기
- ② 보일러 → 복수기 → 과열기 → 터빈 → 급수 펌프
- ③ 급수 펌프 → 과열기 → 보일러 → 복수기 → 터빈
- ④ 급수 펌프 → 보일러 → 과열기 → 터빈 → 복수기
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ④ 급수 펌프 → 보일러 → 과열기 → 터빈 → 복수기
핵심: 랭킨 사이클: 펌프 → 보일러 → 과열기 → 터빈 → 복수기
급수 펌프가 물을 보일러로 밀어 넣고, 보일러에서 물이 증기가 됩니다. 과열기에서 증기를 더 뜨겁게 만든 뒤 터빈을 돌립니다. 일을 마친 증기는 복수기에서 다시 물이 되어 펌프로 돌아갑니다.
틀린 선지
- 급수 펌프 → 터빈 → 보일러 → 과열기 → 복수기: 물은 먼저 보일러에서 증기가 되어야 터빈을 돌릴 수 있습니다.
- 보일러 → 복수기 → 과열기 → 터빈 → 급수 펌프: 복수기는 터빈을 돌고 나온 증기를 물로 되돌리는 곳이라 터빈 뒤에 있습니다.
- 급수 펌프 → 과열기 → 보일러 → 복수기 → 터빈: 과열기는 보일러에서 만든 증기를 더 가열하므로 보일러 뒤에 있습니다.