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스페셜리포트

[스마트팜 에너지전문기업] 지앤지테크놀러지

지열시설비 20% 절감 효과검증
농어촌연구원과 ‘지오썸 하이브리드’ 공동개발



유리온실과 대형건축물에서 높은 경제적 성능을 보여주는 지오썸 하이브리드(GeoSSum Hybrid) 지열 지중열교환기 신기술이 업계의 이목을 끌고 있다.

지앤지테크놀러지(대표 조희남)가 개발한 신기술인 지오썸 하이브리드는 기존 수직밀폐형과 개방형의 단점을 해결한 신기술이다.

지오썸 하이브리드는 한국농어촌공사 한국농어촌연구원에서 시행한 스마트팜수출연구사업단의 K-PLANT사업을 통해 얻어진 연구성과다. 이를 계기로 한국에너지공단 신재생에너지센터의 2019년도 시범사업을 통해 평택 소재 팜에이트 식물공장에 성공적으로 설치를 완료, 현재 정상적으로 운영 중이다.

기존 지중열교환기 기술경계 넘어 
지열에너지를 이용하기 위한 핵심적인 구성기술 중 하나가 지표하부를 굴착해 형성되는 지중열교환기다. 지중열교환기는 크게 열교환코일관을 굴착된 지열공내부에 삽입 후 내부에 열매체를 순환시켜 히트펌프를 가동하는 수직밀폐형과 지하수를 직접 순환시켜 히트펌프를 가동하는 개방형으로 구분된다.

수직밀폐형은 지열공당 취득할 수 있는 열용량이 개방형과 비교해 1/10 정도에 미치지 못해 대량의 지열공을 건축부지에 형성시켜야 하기 때문에 공사기간과 비용소모가 크다. 반면 시설이 완료된 후 한조의 순환펌프와 히트펌프만을 구동시켜 운용함으로써 유지관리가 단순하고 편리해 대다수가 수직밀폐형으로 편중된 것이 현실이다.

개방형은 지열공당 열용량이 큰 반면 지열공마다 수중모터펌프를 설치하고 이를 유지관리해야 하기 때문에 반드시 도로측면에 위치시켜야 한다. 건축물 내부에는 시설 자체가 어려운 문제가 있다. 

지오썸 하이브리드는 한국냉동공조인증센터 시험결과 지열공 깊이 250m에서 약 13RT가 구현된 것을 확인했다. 기존 지중열교환기가 가지고 있었던 기술적 경계를 넘어선 것으로 평가받는다.

지열공 깊이를 다르게 함으로써 획득할 수 있는 열교환용량을 자유롭게 선택할 수 있도록 한 것이다. 지열공 깊이에 따라 200m의 경우 약 10RT에서부터 500m의 깊이에서는 25RT까지 다양한 형태로 결정할 수 있는 장점이 있다.

건축부지 면적이 작다면 지열공 깊이를 깊게 해 용량을 키울 수 있으며 부지가 넓다면 지열공 깊이를 얕게 해 용량을 조절할 수 있다. 지열공 깊이를 얕게 하면 지열공 굴착비용을 크게 절감할 수 있어 개방형과 비교해 전체비용의 20%까지도 절감이 가능하다.

수직밀폐형과 비교하면 동일한 지열공 깊이에서 지오썸 하이브리드가 3배 이상 열용량 확보가 가능하고 최대 10배까지도 열용량 확대가 용이하며 지열공 설치비를 20% 내외로 절감할 수 있다.

지오썸 하이브리드의 개발은 농업용 유리온실이나 식물공장을 대상으로 한 지열시스템 원가절감 방안을 연구하며 이뤄졌다. 농업용시설에서 가장 핵심적인 요소 중 하나는 생산원가 감소를 위한 구성시설의 설치단가 절감이기 때문이다. 지오썸 하이브리드는 기술개발 초기단계부터 이러한 시장요구에 충실하게 접근했고 성과를 현장에서 검증했다.

지앤지테크놀러지의 관계자는 “지열시설비를 20% 정도 낮출 수 있게 된 것은 경제성 측면에서 획기적이며 대규모 시설이 필요한 유리온실이나 대형건축물에 그 진가가 발휘될 것”이라며 “수출연구사업단의 K-PLANT사업을 통해 얻어진 연구성과인 만큼 기술수출을 위해 해외 특허출원을 진행할 것”이라고 강조했다.

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