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펠톤 수차(Pelton turbine)

회전원판의 주위에 12~24개의 버킷을 부착하고, 높은 압력으로부터 노즐(nozzle)을 통해 뿜어져나오는 고속도의 분사수(噴射水)를 충돌시켜 회전력을 얻는 충동식 수차의 대표적인 형식이다.

물의 압력 수두가 H(m)일 때 분사수의 이론적 속도 υ(㎧)는 √2gh 가 되므로 고낙차일수록 동력변환이 효과적으로 이루어진다. 이용되는 낙차의 범위는 100kW 이하의 소형 수차의 경우에는 50~100m에도 사용될 수 있으나, 대규모 발전소의 경우는 250~1,500m의 범위에 사용된다.

따라서 여러 형식의 수차 중 가장 높은 낙차영역에 사용된다.

프랜시스 수차(Francis turbine)

비교적 높은 낙차에 사용되는 반동식 수차로서 원추형 회전체 보스에 날개깃을 8~20매 붙이고, 날개깃 외곽의 가장자리는 링 모양의 밴드로 막는다.

큰 압력 에너지를 갖고 있는 물은 보스와 밴드 및 날개깃 사이로 빠르게 지나가며, 이때 날개차도 상대속도로 운동하게 되어 회전한다. 동력 변환은 대부분 물의 압력 에너지에 의존하나 약간의 충동력도 작용된다. 이용되는 낙차는 소형 수차의 경우 30m 이하에도 사용되며, 용량이 클수록 증가하여 대규모 발전소의 경우 50~400m의 매우 넓은 범위에 사용된다. 국내의 발전소에 가장 많이 설치된 형식으로 양수발전소에 사용되는 펌프-터빈도 고낙차 지점에서는 프랜시스형을 사용한다.

프로펠러 수차(propellar turbine)

팽이 모양의 회전체 보스 주위에 3~7매의 날개깃을 부착한 간단한 구조로 가격이 저렴하다.

50m 이하의 낮은 낙차에 사용되나 정격유량 이외의 영역에서는 효율 저하라는 큰 결점이 있으므로 항상 일정한 수량을 사용할 수 없는 조건에는 적합하지 않다. 이 문제를 개선하기 위하여 수차에 들어가는 유량을 필요에 의해 가감시켜 날개의 열림상태를 자동적으로 적당한 위치가 되도록 고안한 것이 카플란(Kaplan) 수차이다. 카플란 수차는 구조가 복잡해 가격이 비싸지만 출력이 변동되어도 효율의 저하가 심하지 않으므로 대규모 발전소에서는 프로펠러 수차 대신 사용한다.

그밖에 저낙차 지점의 이용 효율을 개선하기 위해 모양을 조금씩 변화시킨 사류형 수차, 원통형 수차 등도 널리 사용된다.