예쓰, 다들 아시는 것마냥 수력발전은 '낙차'를 이용하는 겁니다.
더 그레이트 포스오브워터가 아니라, 낙차를 이용합니다.
그럼 여러분들은 생각하겠죠. 낙차를 이용해버리면 그 에너지는 어디로 가고 그럼 흐름에 방해가 되어서 블라브랄브라자....
그래서 그려봤습니다.
그림실력이 이따구라 미안하다!!!
저는 이 그림을 다섯쨜 어린이의 순수한 마음으로 그렸습니다. 그래서 이런거지 제가 못 그려서 그런거 맞음. 으아앙!
자, 일단 봅시다.
(1)
일단 낙차를 위해선 물이 상대적으로 위에 있어야 합니다. 일단 그림실력이 구려서 위치가 달라보이지만 같은 높이라고 칩시다
에이 사장님 이바닥 다 그런거에요 좋게좋게 넘어갑시다. 헤헤헤.
그 높이차에서 오는 에너지가 바로 우리가 활용하려는 에너지입니다. 흔히 강바닥에서 살펴보는 강의 흐름역시 높이차에서 비롯되었다고 보시면 됩니다. '높이차+무릎꿇듯 위에서 꾸준히 받아온 추진력+거 앞에사람 빨리 갑시다(...)'가 더해져서 강의 흐름이 이루어집니다. 수면보다 더 낮은 지대에서도 강이 계속 흐르는 건 '병*아! 내가 수면보다 낮은 위치의 땅을 흐르는 건 추진력이 있기 때문이다!'인 거죠. 김화백 고증 쩝니다.(?)
아무튼 간에 강의 수원은 위에 있습니다. 보통 수백에서 히말랄라야같이 수천메다급에서 시작되죠. 거기서 꾸준하게 받고 흘러내려오는 겁니다. 아무튼 꾸준하게 계속 이어진 강은 흐르고, 에너지가 변수에 의해 아작나지 않는 이상은 흐릅니다.
강이 말라갈때 흐름이 멈추는 이유도 여기 있습니다. 왜냐면 강은 보통...
'으아아 산에서 내려온다아아아->
으아아 중류다 아직 남아있는 힘, 하류 너에게 주마! 가라! ->
으 하류에 오니 힘이 빠진다 밀어줘...'
의 순서대로 흘러가는데, 뒤에서 밀어주는 원천인 강물이 말라버렸으니 뚝 끊기는거죠(....)
(2)
그럼 우린 여기에서 고민해봐야 합니다. '강이 흘러가는 와중에 그 힘을 우리가 뺏어버리면 강물이 멈추지 않아???'라는 생각이죠.
아, 그렇습니다. 우리가 위치에너지가 운동에너지로 전환되는 그 순간을 노려 명치를 뽝! 하고 후려까듯 후려까면 강물이 멈추지 않나 싶겠죠. 예, 하지만 꼭 그렇게 되지만도 않습니다. 왜냐면....
(3)
왜냐면 저렇게 낙차지점을 활용하는 방식은, 원래 그 포인트에서 낙차로 형성된 힘의 상당수가 물의 셀프뻘짓으로 허공에 뿌려지기 때문이죠.
우리가 집에서 목욕할때 수자원 낭비하면서 물대포 쁑야! 할 때를 상상해보세요. 물을 쏘면 타격지점에서 물이 그대로 벽면을 타고 흐르거나 바닥을 타고 슬라임처럼 굼실거립니까? 아니죠. 저항하는 청춘처럼 사방팔방 튑니다. 그것도 쎄면 쎌수록 강하게!
예쓰, 폭포에서 보시다시피 그렇게 떨어지는 물의 상당수는 지맘대로 물보라를 일으키거나 튀거나 출렁임을 만들면서(4) 에너지를 거기서 씁니다. 세면 셀수록 그런 현상은 더 크게 벌어지죠. 다만 그렇게 뻘로 알아서 사라질 에너지를 위의 그림처럼 유핀미 롸잇롸운으로 살짝 땡겨다 쓰면? 자연스레 튀거나 출렁이는 힘도 적어집니다. 음, 뭐 과학 뭐시깽이로 보면 저항이니 운동에너지 감소니 하는데, 뭐 대충 그런거에요.
과학게시판에 올리는 글 주제에 과학적 원리가 이래서 미안하다!!
뭐, 좀 더 이해하기 쉽게 설명하자면,
물의 흐름을 주도하는데 쓰이는 에너지는 낙차로 형성되지만, 낙차가 크게 발생하는 장소에서 그 에너지가 전량 강의 흐름에 쓰이는 건 아니라는 겁니다. 왜냐면 저항, 유량,유속,가속도,중력,지나가는 한줄기 산들바람(....)같은 각종 변수로 인해 한번에 발생하는 힘을 물이 온전히 흡수하는데 한계가 존재하거든요. 그렇기 떄문에 저항하는 청춘처럼 좀 튀고 그러죠. 그렇기 때문에 우리가 저기에 뺑글뺑글이를 좀 깐다고 해서 물 흐름이 끊기거나 방해가 되는 건 아닙니다. 저기서 회수할 수 있는 에너지는 어디까지나 물이 품을 수 있는 에너지의 초과분의 일부 수준이거든요. 까고 말해서 분당 수천~ 수만리터의 물이 흘러가는데 그 안에 들어간 에너지를 당신의 힘으로 틀어막기란 쉬운 일 아닙니다!
그렇기 때문에 거기 하수처리장 위에다가 살짝 올려둬서 힘 뽑아다 쓰는 발전은... 효율상으로 기대에 못미칠지언정 원 목적을 방해하는 정도로 에너지를 뽑아가지는 못합니다. 똥물 덜 튀게 만들거라는 점에서 좀 유용할지도 모르겠습니다만 말이죠.
땡스포와칭.
p.s 댐은 저런 위치에너지를 저장해뒀다 개방하는 식으로 발전을 돌리는 겁니다. 흐름을 일단 막았다가 푸는 거기 때문에 강의 운동에너지를 날리는 거라고 볼 수도 있습니다만.... 사실 강의 흐름에 영향을 주는 건 꾸준히 흘러가면서 만나는 여러가지 운동방해물의 향연들의 영향이 더 큽니다. 그리고 그렇게 막는 댐도 콘크리트랑 석재를 쏟아부어서 겨우겨우 막은 겁니다. 물의 흐름을 멈추게 하고 가두는 건 겁나 높은 수준의 공학 기술을 요구합니다. 댐 크기가 클수록 더 높은 테크레벨이 요구되죠.
p.s 2 강을 넓고 얇게 팔수록 운동에너지 상실은 더 크겠죠? 그리고 방해물을 일부러 만들면 더 쉽게 상실되겠죠? 외쳐! 여기서 누군가 개새끼라고 해야 할 시간이야! 다같아!!
