분야별 정보
지열 에너지 기술
- 지열 에너지는 물, 지하수 및 지하의 열 등의 온도 차를 이용하여 냉ㆍ난방에 활용하는 기술
- 태양열의 약 47%가 지표면을 통해 지하에 저장되며, 이렇게 태양열을 흡수한 땅속의 온도는 지형에 따라 다르지만, 지표면 가까운 땅속의 온도는 대략 10℃∼20℃ 정도 유지해 열펌프를 이용하는 냉난방 시스템에 이용
- 우리나라 일부 지역의 심부(지중 1~2 km) 지중온도는 80℃ 정도로서 직접 냉난방에 이용 가능
- 시스템 구성도
지열시스템 종류
지열시스템의 종류는 대표적으로 지열을 회수하는 파이프(열교환기) 회로 구성에 따라 폐회로(Closed Loop)와 개방 회로(Open Loop)로 구분됨.
폐회로
- 일반적으로 적용되는 폐회로는 파이프가 폐회로로 구성되어 있는데, 파이프 내에는 지열을 회수(열교환)하기 위한 열매가 순환되며, 파이프의 재질은 고밀도 폴리에틸렌이 사용됨.
- 폐회로시스템(폐쇄형)은 루프의 형태에 따라 수직, 수평루프시스템으로 구분
- 수직으로 100∼150m, 수평으로는 1.2∼1.8m 정도 깊이로 묻히게 되며 상대적으로 냉난방 부하가 적은 곳에 쓰임.
개방 회로
- 수원지, 호수, 강, 우물 등에서 공급받은 물을 운반하는 파이프가 개방된 것으로 풍부한 수원지가 있는 곳에서 적용될 수 있음.
- 폐회로가 파이프 내의 열매(물 또는 부동액)와 지열원이 열교환 되는 것에 비해 개방 회로는 파이프 내로 직접 지열원이 회수되므로 열전달효과가 높고 설치비용이 저렴한 장점이 있으나 폐회로보다 보수가 필요한 단점이 있음.
기술개발 현황
해외현황
- 현재, 세계적으로 자국의 지중 및 기후조건에 적합한 지열 이용 시스템을 개발하여 보급하는데 많은 투자를 하고 있으며, 특히 냉각탑이나 태양열 집열기 등을 지열 시스템과 혼용하여 중·대규모 건물에 적용하는 복합(hybrid)시스템 개발 및 건축물의 하부구조를 활용하는 지중열교환기 개발에 주력하고 있음
- 미국은 세계 지열 산업을 주도하는 선진국으로서 지열열펌프 제조사와 대학 및 연구소가 초기투자비를 줄이기 위해 큰 노력을 하고 있으며 고효율 지열 열펌프, 최적 설계, 건물 통합 및 제어 기술, 하이브리드 시스템 및 각종 지중 데이터베이스 구축 등을 적극 전파
- 유럽은 전반적으로 지열 열펌프 시스템이 활성화되어 있으며 시스템 최적화, 시뮬레이션을 통한 최적 설계 및 지중 열물성 측정 기술이 매우 발달하고 각 나라의 지질 특성 및 환경에 맞는 다양한 지중열교환 기술을 보유
국내현황
- 2000년대 전에는 기초 자료 확보를 위한 일부 지역에 대한 지열 자원 탐사 수행
- 2000년 이후 지열열펌프를 활용한 건물 냉난방 시스템의 실증과 지중열교환기 성능 확보를 위한 연구에 많은 투자가 있었음.
- 설치 및 시공기법 등의 표준화 연구와 열펌프의 인증 기준 마련되었으며, 대규모 보급을 위한 공동주택용(주거용) 지열 냉난방 시스템 기술 개발 진행
- 국내의 지열 열펌프 시스템 보급은 공공기관 의무화 제도 이후 시장이 급격히 증가
