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미국 에를리히 교수팀은 지구에서 6번째 대멸종이 진행되고 있으며, 그 중심에는 지구 온난화가 있다고 경고했습니다. 즉, 과거 다섯 차례의 대멸종과 달리 이번에는 인간의 극심한 생태계 파괴가 원인입니다. 이처럼 나날이 심해지는 기후 변화에 대처하기 위해 전 세계적으로 신재생에너지를 향한 관심이 확대되고 있습니다. 그중 지열을 활용한 ‘지열 냉난방 시스템’은 우리나라 기후환경에 적합한 시스템으로 평가받고 있는데요, 저와 함께 자세히 알아보시죠!
지열 에너지란?
지열 에너지는 지하를 구성하는 토양, 암반, 그리고 지하수가 가지고 있는 열에너지를 의미합니다. 날씨나 기후조건과 관계없이 개발 및 활용할 수 있기 때문에 기저부하를 담당할 수 있는 유일한 신재생에너지 자원으로 알려져 있습니다. 또한, 지상 면적을 최소화할 수 있어 국내 신재생에너지 육성정책뿐만 아니라 전 세계적으로도 주목받고 있죠.
특히 지열 시스템은 심도가 깊을수록 균일한 지열을 얻을 수 있어 일반 건물보다 더 깊은 곳에 건설되는 지하철에 가장 적합한 방법입니다. 실제로 지난 2013년, 서울시는 지하철 9호선 3단계(종합운동장~보훈병원) 7개 역에 지열을 이용한 냉난방 시스템을 건설하였습니다.
지열 냉난방 시스템
지열 냉난방 시스템은 미국 환경보호국(EPA)에서 공인한 가장 친환경적인 냉난방 시스템입니다. 먼저, 땅속 온도가 지상 온도와 관계없이 항상 15℃ 내외로 유지되는 지열을 땅속 180m 깊이의 배관을 통해 얻습니다. 이후 하절기에는 실내의 뜨거운 공기를 차가운 지열 에너지로 바꾸고, 동절기에는 땅속의 따뜻한 열을 실내로 전달해 에너지 효율을 높이는 구조입니다. 해당 지하철 역사 내 직원 근무실과 수유실의 냉난방 시스템에 전기 대신 지열 시스템이 활용되었다고 합니다.
지열 냉난방 시스템을 둘러싼 오해
그런데 일반적인 소비자들의 경우 이를 ‘지열발전’과 혼동하거나 잘못된 정보로 인해 제대로 된 평가를 하지 못하는 경우가 많습니다.
[오해 1] 지열 냉난방 시스템은 지진을 유발한다?
지난 2017년 11월 발생한 포항 지진은 역대 가장 큰 피해가 발생한 지진으로, 한반도는 지진 안전지대라는 오랜 믿음을 무너뜨렸습니다. 포항 지진 정부조사단은 해당 지진이 지열발전에 의해 촉발되었다고 밝혔습니다. 많은 소비자는 이를 신재생에너지의 열원으로 건물에 적용되는 지열 냉난방 시스템과 동일한 것으로 혼동하였습니다.
그러나 지열 냉난방 시스템은 원리, 이용 온도, 굴착 깊이 등에서 지열발전과 전혀 다른 방식입니다. 지열발전은 땅속의 뜨거운 물을 굴착하여 표층까지 파이프로 연결하고, 그 증기를 추출하여 전기를 생산합니다. 즉, 지중열 교환기를 통해 물을 순환시켜 지중열과 열교환을 하는 방식인 지열 냉난방 시스템과는 완전히 다른 것이죠. 지열 냉난방 시스템은 국내에서 20년 이상 검증된 기술이며, 이로 인한 지진은 지금까지 전 세계적으로 발생한 적이 없습니다.
[오해 2] 지열 냉난방 시스템은 지하수 오염과 싱크홀의 원인이다?
지열 냉난방 시스템이 지하수에 미치는 영향을 다룬 연구에 따르면, 지하수의 수질은 지열 냉난방 시스템의 영향을 매우 적게 받으며 다른 요인으로 인해 지표의 오염물질이 지하수로 유입됩니다. 지하수 수위 역시 강수량의 변화에 따라 변동할 뿐, 지열 냉난방 시스템의 영향은 미미합니다. 또한, 지열 냉난방 시스템은 시스템을 시공하기 전 일정한 거리를 확보하고 건물의 구조적 안정성을 검토합니다. 따라서 싱크홀 및 지반 침하로부터 매우 안전하고, 폭발이나 화재의 위험이 없습니다.
[오해 3] 지열 냉난방 시스템은 공기열 대비 효율이 떨어진다?
이 이야기를 본격적으로 하기 전에, 지열 시스템의 핵심장비인 ‘히트펌프’에 대해 간단히 알아보겠습니다. 히트펌프는 지중의 열을 흡수하거나 실내의 열을 방출하여 실내의 온도를 일정하게 냉난방할 수 있도록 하는 장치입니다. 지열과 공기열의 히트펌프 성능은 거의 비슷하지만, 열원에 따라 성능 차이가 있습니다. 지열은 열원을 지중의 온도로 사용하며, 온도 변화가 적고 열원 회복 속도가 빠릅니다. 그러므로 시스템을 돌리지 않으면 온도가 바로 회복된다는 장점이 있죠.
반면, 공기열의 경우 바깥의 공기를 열원으로 사용합니다. 따라서 15℃ 이하의 극한 조건으로 외기 온도가 떨어지면 제상운전에 의한 성능 저하가 발생한다고 합니다. 참고로 제상 운전이란, 난방 운전 중 실외 열교환기에 쌓인 성에를 녹여주는 운전입니다.
이처럼 지열 냉난방 시스템은 히트 펌프와 순환펌프를 통해 시스템을 가동하므로 필수적으로 전기를 사용할 수밖에 없습니다. 그런데 바로 여기서 지열이 ‘전기 먹는 하마’라는 오해가 발생합니다. 건물 냉방을 모두 지열 시스템으로 공급할 경우, 전기 소비량이 증가하기는 하지만 타 연료를 사용하지 않기 때문에 비용 측면에서는 비교적 저렴합니다. 따라서 냉난방 공급량이 높은 건물에 지열 냉난방 시스템을 적용할 경우 뚜렷한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
365일 안정적인 냉난방 시스템
지열 냉난방 시스템은 지속적인 사용이 가능한 친환경 에너지입니다. 기존 냉난방 시스템보다 냉방 시 50%, 난방 시 무려 77%의 절감 효과를 볼 수 있습니다.
이렇게 에너지 비용을 최소화하여 뛰어난 경제성을 가지며, 효율적이고 안전하기까지 하죠. 이는 앞서 소개한 지하철 이외에도 여러 분야에서 적용되고 있습니다. 특히 롯데월드타워에 단일 규모로는 최대인 3,000RT의 지열 냉난방 시스템이 설치되면서 공공 부문은 물론 민간에서도 더욱 적극적으로 이 시스템을 사용하고 있습니다. 지열 냉난방 시스템은 신재생 에너지 중 유일하게 365일 안정적으로 에너지 생산이 가능한 만큼 적극적인 정부 지원 및 지속적인 유지 관리를 통해 완성도를 높여야 할 것입니다.
출처: 한국지역난방공사 공식 블로그(https://blog.naver.com/kdhc2017/222364096374)
이렇게 에너지 비용을 최소화하여 뛰어난 경제성을 가지며, 효율적이고 안전하기까지 하죠. 이는 앞서 소개한 지하철 이외에도 여러 분야에서 적용되고 있습니다. 특히 롯데월드타워에 단일 규모로는 최대인 3,000RT의 지열 냉난방 시스템이 설치되면서 공공 부문은 물론 민간에서도 더욱 적극적으로 이 시스템을 사용하고 있습니다. 지열 냉난방 시스템은 신재생 에너지 중 유일하게 365일 안정적으로 에너지 생산이 가능한 만큼 적극적인 정부 지원 및 지속적인 유지 관리를 통해 완성도를 높여야 할 것입니다.
출처: 한국지역난방공사 공식 블로그(https://blog.naver.com/kdhc2017/222364096374)
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