지오테크(대표 박성구)는 2000년 초 3차에 걸친 미국 최첨단 지열시스템 기술연수, Geo-Enterprises, Geothermal Bore Technologies사를 비롯한 미국 및 유럽의 유수한 지열전문기업과 기술협력체결 이후 시공비 절감기술 연구 및 시공·운용 경험을 통해 축적된 기술수준과 노하우를 바탕으로 지열냉난방시스템 이용 대중화에 힘쓰고 있는 경쟁력 있는 기업이다.
자동분리·나선형 지중열교환기술 개발
지중열교환기 기술개발은 천공 공간의 축소에 따른 시공 편의성뿐만 아니라 지열냉난방시스템의 경제성을 향상시켜주는 핵심이다. 시추공의 열저항을 낮출 수 있는 일반적 방법으로 그라우트(벤토나이트와 실리카샌드 혼합)와 Spacer를 들 수 있다.
특히 Spacer는 300m 이내의 천공 후 같은 길이의 고밀도 폴리에틸렌 파이프를 삽입할 경우 꼬임 현상으로 인한 급수공(Supply)과 환수공(Return)의 열간섭이 일어나는데 이를 방지하기 위해 일종의 클립형태로 이용된다.
그러나 Spacer는 1~4m 간격의 수작업으로 급수공과 환수공 사이에 일일이 끼워 넣어야 하는 번거로움과 그라우팅 시 트래미 파이프 조작에 따른 Spacer의 유실이 발생하는 단점이 있다.
이에 반해 지오테크의 ‘지중열교환기 자동분리시스템’은 자동분리기(Saperator)가 좌우에 급수공 파이프와 환수공 파이프를 각각 고정시키고 중앙의 그라우팅트래미관으로 그라우트를 분사하면서 그라우트의 침전 정도에 따라 자동으로 상승하면 그라우팅 종료와 함께 급수공과 환수공은 일정한 간격을 유지하게 된다.
당연히 Spacer 장착의 수작업이 없어 시공편리성을 제공한다. 이와 함께 완벽한 Bottom to Top 그라우팅을 실현할 뿐만 아니라 Spacer대용으로 급수공과 환수공의 열간섭을 최소화해 지중열교환기 열효율를 향상시켜준다.
특히 급수공과 환수공이 근접한 일반 지중열교환기대비 전체 천공길이의 8% 축소가 가능해 특허와 녹색기술인증으로 기술력을 인정받고 있다.
지오테크는 국책연구과제를 수행해 ‘내부 나선형 지중열교환기’를 개발했다.
지열시스템은 겨울에는 외부의 차가운 물(5℃ 이하)이 지하에 매설돼 있는 파이프 회로 내를 순환하면서 데워지는(흡열한) 온도(15±5℃) 즉 지열을 건물내로 반복적으로 공급해 난방을 하고 여름에는 외부의 더운 물(24℃ 이상)을 지중열교환기를 통해 15± 5℃로 식혀줌으로써 건물 내부의 열을 계속해서 지하에 방열함으로써 냉방을 한다.
기존 단순 중공관 형태의 기존 지중열교환기 파이프는 규칙적인 흐름의 층류(Laminar Flow)가 형성돼 배관 중앙을 기준으로 열이 일정하게 전달되는데 이는 열교환성능을 높이는 데 한계를 노출한다.
이에 반해 ‘나선형 지중열교환기’는 파이프 내부에 나선형으로 리브(Rib)가 형성됨으로써 기존 지중열교환기 파이프 구조에 비해 열매체가 파이프와 접촉하는 면적과 체류시간이 증대될 뿐만 아니라 난류(Turbulence Flow) 발생으로 파이프 내부에서의 열매체 온도가 불규칙하게 변해 열전도율이 크게 향상되기 때문에 당연히 열교환 효율이 증대된다.
역시 기존지중열교환기대비 전체 천공길이의 10% 축소가 가능하다.
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