정부는 제1차 국가 에너지 기본 계획의 일부로 2030년 신재생에너지 비중 목표를 전체 에너지 사용량의 11%로 제시했다. 그러면서 전국 곳곳에 신재생에너지 사용이 급증하고 있다. 특히 전원주택 등지에는 한겨울 치솟는 난방비의 해결책으로 신재생에너지 설비 도입이 빈번해 지고 있다. 그 중 지열을 이용한 냉 ㆍ 난방 시스템은 누진제 폐지와 함께 주택 보급이 확산되면서 급격한 발전을 이루고 있다.

글 한송이 기자 사진 서상신 기자 사진제공 및 자료협조 한국신재생에너지사업부 080-555-1552 에너지관리공단 031-260-4144 www.kemco.or.kr

지열 에너지는 지하에 저장되는 약 47%의 태양열 복사에너지와 지구 내부 마그마 열에 의해 얻어지는 에너지다. 대기와 저온의 지중 열 온도차를 냉 ㆍ 난방에 활용하는 기술과 약 80℃ 이상 고온수나 증기를 끌어올려 전기를 공급하는 발전 기술로 사용하고 있다. 국내에서는 열자원이 풍부한 분화 지역이 많지 않아 발전 적격지가 드물어 전기 공급보다는 냉 ㆍ 난방 시스템 위주로 보급되고 있다.
지중은 5m 이하로 내려가면 사계절 내내 14~16℃의 온도를 유지한다. 이를 이용하는 것이 바로 지열 냉 ㆍ 난방 시스템이다. 이는 대기 중에 노출되는 기기가 없어 장치 수명이 길고 냉매를 적게 사용하며 환경 친화적이다. 또한 태양열처럼 대기 온도에 영향을 받지 않고 24시간 사용이 가능해 효율적이다.

지열 냉 ㆍ 난방 시스템 종류와 원리

지열 냉 ㆍ 난방 시스템은 열 교환기와 히트펌프(Heat Pump)에 의해 작동된다. 열 교환기의 회로 구성에 따라 개방형과 밀폐형으로 나뉜다. 개방형 시스템은 풍부한 수원지가 있어야 시공이 가능한데 호수, 강, 우물 등에서 공급받은 물을 파이프로 직접 운반해 열을 교환하는 방식이다. 밀폐형 시스템은 U자형 지중열교환기를 매설하고 부동액과 같은 유체가 회로 내를 순환한다. 동절기에는 유체가 순환하며 회수한 열을 건물 내로 전달하고 하절기에는 건물 내의 열을 흡수해 지하로 방출한다. 기름보일러 대비 난방비80% , 에어컨대비 냉방비50%를 절감한다.
현재 가장 적극적으로 보급 중인 수직 밀폐형 시스템은 밀폐형의 일종으로 시공 신뢰도가 높고 열 성능이 우수하다. 수직으로 100~150m 정도를 천공한 후 지중에 U자 형태의 열 교환기를 매설해 전국 어디에서나 시공이 가능하다. 단, 시공 전에 구조물의 냉 ㆍ 난방 부하 계산, 지중열 교환기 설치 부지의 지반 조사, 히트펌프 및 지중 열 교환기의 용량 산정 등 조사가 필수적이다.