[임직원 칼럼] 우리 몸과 비교해본 발전소의 이모저모

삼성물산 건설부문 임직원 칼럼 (최용균 선임)

 

1887년 1월, 고종황제는 경복궁에 우리나라 최초의 전기 발전소를 설치했습니다. 16촉광 백열등 750개를 동시에 점등할 수 있는 규모였는데요. 120여 년이 흐른 지금도 전기는 우리 일상생활에 필수이며, 이에 따라 발전소도 변해왔습니다. 발전소 안은 수많은 기기들로 가득 차 있고, 다양한 선들로 서로 연결돼 있습니다. 마치 인체 내부의 장기들과 혈관처럼 보이는데요. 그 복잡한 배관들은 어떻게 만들어졌을까요? 지금부터 인체와 비교해보면서, 발전소에 대해 차근차근 알아보겠습니다. :-)

 

 

[미션] 에너지 생산하기

 

 

인체는 흔히 미니 발전소라 불립니다. 발전소가 에너지(전기)를 생산하듯이, 우리 몸도 생명 유지를 위한 에너지를 생산하기 때문이죠. 우리 몸은 세포소기관인 ‘미토콘드리아’에서 에너지 생산이 시작됩니다. 음식을 통해 얻은 영양소와 산소를 반응시켜 ATP(adenosine triphosphate)라는 에너지원을 지속적으로 만들어, 인체의 활동을 뒷받침합니다.

 

 

| 몸 속 작은 발전소 ‘미토콘드리아’             | 에너지 생성 과정 [출처] Wikimedia

 

그렇다면 발전소는 어떻게 에너지(전기)를 만들까요? 화력, 수력, 원자력, 지력, 풍력, 태양열 등 다양한 발전소가 존재합니다. 사용하는 연료와 발전 방식은 각기 다르지만, 전기를 생산하는 기본 원리는 동일합니다. 바로 ‘에너지 변환’입니다. 기존 원료에 화학 작용이나 위치 이동 등을 통해 에너지를 발생시키고, 이것을 동력 삼아 터빈과 발전기를 가동시켜 전기를 생산하는 것이죠.

 

화력 발전소와 원자력 발전소의 원리를 예로 들어 보겠습니다. 먼저 연료를 태우거나 분열하여 얻은 에너지로 물을 끓입니다. 그리고 여기서 얻은 수증기의 압력으로 터빈을 돌려 전기를 생산합니다. 에너지 변환 관점에서 보면 물질(연료) 에너지에서 열(수증기) 에너지, 운동(터빈) 에너지, 전기 에너지 순입니다.

 

 

| 삼성물산 건설부문 사우디 Rabigh 2 복합화력 발전소 조감도 | 화력 발전 전기 생산 원리 [출처] Wikimedia

 

 

심장 vs 터빈과 발전기

 

사람은 심장이 뛰지 않으면 죽고 맙니다. 주먹만한 크기로 왼쪽 가슴 아래에 있는 심장은, 펌프 작용을 통해 혈액을 순환시키는 임무를 가지고 있습니다. 혈액 안에는 세포에 필요한 양분과 산소들이 있기 때문에, 사람이 살기 위해서 심장은 계속 뛰어야만 합니다.

 

 

| 계속 뛰어야 하는 심장 [출처] Wikimedia

 

그렇다면 발전소에서 심장의 역할을 담당하는 것은 무엇일까요? 발전소의 목적인 ‘전기 생산’ 측면에서 보면 터빈과 발전기입니다.

 

  
| 발전소의 핵심 ‘터빈’과 ‘발전기’ | 축을 통해 터빈에서 발전기로 에너지를 전달하는 모습 [출처] Wikimedia

 

터빈은 물, 가스, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 운동 에너지로 변환시키는 기계로, 회전 날개(Blade)와 축(Shaft)으로 구성돼 있습니다. 발전기는 구리선 다발로 둘러싸인 거대한 자석 덩어리입니다. 터빈에서 만들어진 운동 에너지(*축을 통해 전달)를 바탕으로, 강력한 자기장을 형성하며 전기를 생산해 냅니다. 다양한 발전소가 존재하는 만큼 그에 맞는 터빈과 발전기들이 있습니다. (*신재생 발전은 각기 특성에 맞게 터빈의 역할을 하는 장치가 존재합니다)

 

심장과 마찬가지로, 이들에게 문제가 생기면 발전소는 전기를 생산할 수 없습니다. 터빈과 발전기는 무척 민감해서, 조금이라도 잘못 설치되거나 틀린 조건으로 운전하면 멈춰버리고 맙니다. 한 번 멈추게 되면, 다시 살리는 데에 많은 시간과 노력이 필요합니다. 우리 몸의 심장처럼, 발전소에서 정말 중요한 부분이죠.

 

 

| 삼성물산 건설부문 말레이시아PRAI 복합화력 발전소

 

 

혈관 vs 배관과 전선

 

발전소에게 배관과 전선은 중요한 통로입니다. 기계 성능이 아무리 좋아도, 연결이 되지 않는다면 무용지물이겠죠? 기계들은 배관을 통해 연료와 물, 공기 등을 공급받고, 전선을 통해 전기를 받아야 작동할 수 있습니다. 배관과 전선은 발전소 전역을 누비며 발전소에 생명을 불어넣습니다. 발전소 내부에서 배관이 미치지 않는 곳은 없습니다. 배관을 설계하고 시공하는 기술자는 배관뿐만 아니라 전체 발전소를 이해해야 합니다. 그래서 배관을 플랜트의 꽃이라고 표현하기도 합니다.

 

배관과 전선을 인체에 비유하자면 바로 ‘혈관’일 것입니다. 각각의 장기들은 혈관을 통해 연결돼 있습니다. 그리고 이곳에서 피와 에너지 같은 생명 유지를 위한 매개체들이 순환합니다. 만약 동맥경화처럼 혈관이 막히거나 문제가 생기면, 우리는 죽을 수도 있습니다.

 

 

     | 발전소 배관 3D modeling                              | 우리 몸의 혈관 / [출처] wikimedia

 

 

뼈 vs 철골과 콘크리트

 

성인 몸 속 뼈는 약 200개라고 합니다. 각 부위의 뼈들은 장기를 보호하고 지탱하는 역할을 하며, 인체 활동을 돕습니다. 발전소에서는 수백 톤의 ‘철골’과 ‘콘크리트’가 뼈의 역할을 하고 있습니다. 앞서 언급된 터빈, 발전기, 배관, 전선 등은 이 철골과 콘크리트의 도움으로 자리를 잡고 있는데요. 뼈가 부러지거나 금이 가면 인체에 통증이 오듯이, 철골이나 콘크리트가 부서지면 발전소 운전에도 문제가 생깁니다. 기초를 다지는 것이 중요한 만큼, 전체 발전소 시공 시간의 많은 부분이 철골과 콘크리트 작업을 하는 데에 소요됩니다.

 

 

 | 우리 몸 속의 뼈 / [출처] wikimedia             | 삼성물산 건설부문 EMAL 복합화력 발전소

 

 

우리 몸과 닮아 있는 발전소

 

인체	발전소
[공통 미션] 에너지 생산하기
심장	터빈 · 발전기
혈관	배관 · 전선
뼈	철골 · 콘크리트

 

 

우리 몸과 발전소를 비교하며, 발전소를 차근차근 알아보았는데요. 발전소는 우리 몸처럼 다양한 기기와 관들로 얽혀 있습니다. 그리고 그 안에서 전기가 발생해, 우리가 유용하게 사용하고 있죠. 앞으로 발전소 이야기가 나온다면, 조금 더 친숙하게 다가갈 수 있지 않을까요? :-)