[환경우수기업 신기술 탐방]  (주)지앤지테크놀러지

함몰방지형 개방형(SCW) 지열시스템 상용화

경제성 50% 향상된 ‘지오썸 하이브리드’ 개발
밀폐식과 개방형 단점은 해결하고 장점은 살려

[국토일보 선병규 기자] 지열에너지 전문 벤처기업인 (주)지앤지테크놀러지(대표이사 조희남)가 최근 지열공 내부에 수중펌프가 없는 함몰방지형 개방형 지열시스템 인 ‘지오썸 하이브리드’ 개발에 성공, 본격적으로 지열시장에 선보여 각광을 받고 있다.

최근 조희남 지앤지테크놀러지 대표이사는 “지오썸 하이브리드는 한국농어촌연구원과 함께 참여한 스마트팜 수출연구사업단의 K-PLANT 사업을 통해 얻어진 연구성과로 같은 열용량에 지열공 굴착비용을 종래기술에 비해 최대 50%까지 절감시킬 수 있는 신기술 지열시스템으로 평가됐다”고 말했다.

이 회사는 함몰방지형 개방형 지중열교환기를 구성한 ‘지오썸’ 지열시스템으로 환경신기술( 제495호) 인증을 획득했다.

그동안 지열시스템에서 가장 많이 적용되고 있는 것은 수직밀폐형 지중열교환기를 구성한 지열 냉난방 시스템이다.

수직밀폐형이 선호되고 있는 큰 이유는 순환펌프가 지상 기계실에 있으면서 유지관리가 단순하고 편리하다는데 것이다.

그러나 수직밀폐형은 코일관을 설치한 후 모든 시설이 매설이 되도록 시설하고 있어 코일관의 누출사고가 발생되면 시설폐쇄를 할 수 밖에 없는 치명적인 위험이 있고 지열공 굴착수량이 많아 시설비용이 높고 시설부지가 넓게 필요하다는 한계가 있었다.

반면에, 개방형 지중열교환기는 굴착된 지열공 내부에 수중순환펌프를 설치해 지하수를 지상의 히트펌프에 순환시켜 열교환을 해 지열공 수량만큼 수중순환펌프를 운용하게 됨으로써 운전 및 유지관리가 불편하고 수중순환펌프의 수량이 지열공 수량만큼 많아 시설 운용 중 운전동력비가 높은 문제점을 갖고 있다.

개방형은 지열공으로부터 열교환 해 얻을 수 있는 열용량이 커서 지열공 굴착 수량을 크게 줄일 수 있는 효과가 있어 굴착부지가 좁을 경우 선택될 수 있는 지열 시스템이다.

조희남 대표는 “수많은 개방형 지열공들이 운용중에 공무너짐(함몰)으로 인해 사용 폐기되는 사례들이 있어, 이를 개선한 함몰방지형 개방형(SCW)이 확대, 적용하고 있는 추세”라고 설명했다.

지앤지테크놀러지가 개발한 ‘지오썸 하이브리드’는 기존의 문제점을 싹 해결했다.

함몰방지형 개방형 지중열교환기를 근간으로 개발된 지열시스템 ‘지오썸 하이브리드’는 지열공내 수중순환펌프가 없는 함몰방지형 개방형 지중열교환기로 구성돼 있는 것이 핵심이다.

‘지오썸 하이브리드’ 지열 시스템은 지열공과 집수조탱크, 한 조의 순환펌프 그리고 히트펌프로 구성돼 있으며, 지열공 내부에는 공급관과 유공홀이 가공된 환수관, 그리고 충전재인 콩자갈이 채워져 근본적으로 지열공 내에서 공무너짐이 발생되지 않도록 한 구조로서 수중순환펌프가 없이 이뤄져 있다.

즉, 다수의 지열공이 설치된다 할지라도 단 한 조의 순환펌프만으로 순환구조를 갖는 시스템 구성이 가능하도록 개발된 것이다.

이 회사 조희남 대표가 개발한 단일 순환펌프식 함몰방지형 개방형 지열시스템인 ‘지오썸 하이브리드’는 밀폐형의 장점인 단일 순환펌프 형태와 개방형의 큰 열용량을 모두 활용할 수 있도록 한 것이 특징으로써 지열 산업 관계자들의 주목을 끌고 있다.

지열공의 형태는 함몰방지형 개방형 지중열교환기로 이뤄져 단위 지열공당 큰 열용량의 채열이 가능하면서도 지열공 수량이 증가해도 개별 지열공에는 수중순환펌프의 설치가 전혀 필요없이 집수조탱크에 연결된 순환펌프 한 조만을 구성해 운용할 수 있어서 종래 수직밀폐형의 가장 큰 장점이라 할 수 있는 유지관리의 편의성과 운전 동력비의 저감 효과를 함께 갖도록 한 기술이다.

더욱이 그동안 수중순환펌프의 유지관리 필요성으로 인해 건축물의 지하층에는 설치가 어려웠던 개방형 지열 시스템에 비해 ‘지오썸 하이브리드’의 경우에는 수중순환펌프가 지열공 내부에 없고 상부보호공을 밀폐식으로 설치해 지하 주차장 공간에도 편리하게 설치할 수 있다는 점은 큰 장점이다.

조희남 대표는 “지열시스템 핵심 구성요소인 지중열교환기에서 밀폐형과 개방형이 갖고 있는 장점은 살리고 단점은 해결하기 위해 기술개발에 집중한 결과 ‘지오썸 하이브리드’를 상용화 했다”면서 “지열공 굴착비용을 최대 50%까지 절감하고, 설치면적이 적게 들어 스마트 팜이나 좁은부지의 대규모 건축물에서 대용량 지열시스템 적용이 증가할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

지열공 굴착비 최대 50% 절감 조건 공법 비교표 [500RT 기준]

구 분	지오썸 하이브리드	개방형(SCW)	수직밀폐형
굴착깊이(M)	￠200×200	￠200×500 (오염방지구간 ￠300)	￠150×200
지열공 총 길이(M)	10,000	10,000	34,000
굴착공 수량	50	20	170
순환펌프 대수	1 조	열교환기용 1 조 지열공 수중순환펌프 20대	1 조
운전동력비	소	대	소
시설비용	소 (최대50%절감)	대	대