지열에너지와 지하수 오염방지분야 기술개발을 통해 산업발전과 고용창출에 기여하고 있는 지앤지테크놀러지(대표 조희남)는 창의, 신뢰, 인화를 사훈으로 기술을 선도하는 환경벤처기업이다. 지하수 오염방지와 관련 신기술(NET)과 신제품(NEP)을 통해 지하수 밀폐식 상부보호공과 팩카그라우팅 유니트를 산업화해 지하수 수질오염 예방에 크게 기여해 왔다.
또한 사업분야에서 100여건의 특허출원과 등록을 통해 관련 기술의 선도적인 지위를 공고히 해 왔으며 지열시스템 중 지중열교환기분야 국가 신기술(NET) 3건을 보유함으로써 명실상부한 지열분야 기술 선도기업으로 변신했다.
고심도 ‘딥코일 300’, 천공수 감소
설치 형태별 지중열교환기술 개발에 적극 나서고 있는 지앤지테크놀러지는 기존에 설치되던 심도 200m 이내를 뛰어 넘어 300m 이상 심도를 증가시켜 열교환 효율을 크게 증진시킨 ‘딥코일 300’ 개발로 환경신기술(환경부), 성능인증(중소벤처기업부) 등으로 성능을 인정받았다.
고심도 수직밀폐형 지중열교환 기술을 통해 건축물에 필요한 지열용량에 대해 지열공 설치수가 기존 기술보다 감소되기 때문에 건축부지가 좁은 도심지에서 지열공 설치가 제한되는 환경에서도 지열시스템 적용이 가능해져 수요처의 관심이 증대되고 있다.
딥코일 300은 기존 기술로는 지중열교환기 설치심도가 150~200m 내에서 대부분이었던 것을 지중열교환 코일관 외부에 하중밴드를 적용해 지중열교환기의 설치깊이를 250∼450m 이상까지 고심도로 설치가 가능한 지중열교환기술이다.
지중열교환기의 심도가 깊어지기 때문에 기존 수직밀폐형 기술은 1공당 열교환 용량이 약 2.5∼3.2RT이지만 딥코일 300의 경우 1공당 열교환 용량이 약 4.5~6.0RT로 크게 증가한다. 현장 여건에 따라 2관식, 4관식 지중열교환기를 선택적으로 적용해 사용할 수 있으며 공당 열교환 용량이 증가해 지열공 천공수가 감소하게 된다.
지열공 천공을 위한 별도의 천공부지 확보가 어려운 도심지, 밀집지역 등에서는 건물하부에 지열공을 천공해 지중열교환기를 건물 하부에 설치해야 한다. 하지만 다른 작업공정과 간섭이 발생해 작업 진행이 원활하지 않아 공사기간 내 시공을 완료하기 어려운 문제점이 있다.
하지만 딥코일 300은 천공부지 확보가 어려워 건물 하부 설치 또는 건물 외 유휴부지가 적은 도심지 내에서도 건물 외부에 천공이 가능해 천공 부지와 관련한 문제점 해결에 많은 도움을 주고 있다.
또한 지열공 상부에 누출센서를 설치해 지중순환수 누출이 발생할 경우 지중배관을 통해 연결된 자동제어시스템에서 누출유무 확인이 가능한 시스템으로 최초누출이 발생된 지열공 확인이 가능해 누출위치에 따른 보수와 토양환경오염 예방도 가능하다.
딥코일 300에 적용된 지열공 위치확인 스마트Tag 기술은 지열공의 지중배관 매설관련 지중환경 정보를 체계적으로 관리가 가능한 기술로 건물의 증·개축 시 지중배관에 대한 정확한 정보 파악이 가능해 유용하게 활용이 가능해 추후 굴착공사정보지원시스템과 연계할 경우 지중배관 사고예방과 안전한 설치현장 환경구축이 가능하다.
딥코일 300은 △강원 춘천 00요양원 △경북 포항 00대학교 △대전 00대학교 △서울 00 대학교 △세종시 00원 등에 적용됐다.
함몰방지 ‘지오썸’, 환경신기술 인증
개방형 지열시스템의 경우 효율은 좋지만 이용 중 사고 발생빈도가 높으며 시스템을 운용하는 과정에서 공무너짐(함몰)이 발생해 수많은 개방형 지열공들이 사용되지 못하고 폐기되는 사례가 빈번하게 보고된다.
지오썸 하이브리드(GeoSSum hybrid) 지열시스템(이하 지오썸 하이브리드)은 함몰방지형 개방형 지열공의 원천적인 기술을 응용해 개발된 반밀폐형 지중열교환기로 구성된 지열시스템이다.
지열공 내부에 수중모터펌프가 없는 단일 순환펌프식 개방형 지열시스템인 지오썸 하이브리드 개발로 신기술(농식품부, 환경부)을, 함몰방지 개방형 지열시스템 ‘지오썸’으로 환경신기술 인증을 획득했다.
특히 지오썸 하이브리드는 한국농어촌연구원과 함께 참여한 스마트팜수출연구사업단의 K-PLANT사업을 통해 얻어진 연구 성과로 기존의 개방형과 같은 열용량을 가지면서 지열공 굴착비용을 최고 50% 절감시킬 수 있는 새롭고 획기적인 기술로 평가받고 있다.
지오썸 하이브리드는 개방형(SCW) 형태로써 지하수를 직접 활용해 열교환되는 시스템이면서도 지열공 내부에 수중모터펌프가 없다. 다만 5~10개공의 지열공을 한 Zone으로 해 한 Zone 집수조 탱크를 구성하고 자동탈착형 수중펌프를 설치하거나 지하층에 구성할 경우 집수조 탱크 외부에 인버터 부스터펌프를 설치해 운용할 수 있어 운용편의성과 경제성을 높일 수 있다.
또한 지열공 내부에 수중모터펌프가 설치되지 않기 때문에 지열공의 설치 깊이를 500m까지 시공할 필요가 없으며 현장 여건에 따라 자유롭게 지열공의 깊이를 조정해 설치 가능하다. 즉 지열공 내부에 수중모터펌프가 설치될 경우 지열공의 경제적인 구성을 위해 최대한 지열공의 깊이를 깊게 해 시설하게 됐으나 지열공내부에 수중모터펌프가 없어지며 지열공 깊이를 현장부지 여건에 따라 100~500m 범위에서 자유롭게 결정할 수 있다.
결국 현장설치 실행단계에서 100~300m 지열공 굴착단가는 500m 지열공 굴착단가보다 현저히 낮은 금액으로 시설이 가능해 경제적인 지열시스템 설치가 가능하다.
지오썸 하이브리드는 지열공 내부에 수중모터펌프가 없어 건물과 건물 사이에 인양용 크레인 장비가 투입될 수 없는 좁은 공간은 물론 건축물 지하층에도 시설이 가능하다. 지열공 내부에 유지관리를 위한 구동장비가 전혀 없고 인양할 구성요소가 없기 때문이다.
이에 따라 건축물의 지하층이나 차량 이동램프 하단 바닥, 지하주차장 바닥 등 설치장소에 구애를 받지 않는다.
이러한 특성으로 인해 좁은 건축부지 내에서 기존의 수직밀폐형 지중열교환기를 설치할 경우 300m² 면적에서 최대 20RT 내외가 최대 시설용량이었던 반면 지오썸 하이브리드는 최대 200RT까지 구현이 가능해 궁극적으로 건축부지면적에 지열 시설용량의 제한을 받지 않는 기술적 쾌거를 이뤘다.
제주지역 지열 보급 박차
지앤지테크는 지중열원위치에서의 온도 변화를 모니터링하고 이를 분석해 지중열교환기뿐만 아니라 지열시스템을 효율적으로 활용하는 연구 및 기술개발을 계획 중이다. 이를 통해 열교환 성능향상, 지중열교환기의 중요성 제고, 지열시스템의 효율적인 운영뿐만 아니라 비용절감을 통한 경제성 확보가 가능해질 것으로 기대하고 있다.
지앤지테크의 관계자는 “제주지역과 같이 지하수 유동이 빠른 지역에서는 지열시스템이 매우 유리한데 열교환 용량이 매우 높기 때문”이라며 “이렇게 높은 열교환 용량을 활용할 수 있는 지중열교환기술도 개발하고 있으며 제주지역은 지하공기열 이용도 가능하므로 에너지원을 지열에 국한하지 않고 지열, 지열과 공기열 등 융복합 하이브리드시스템 적용도 검토하고 있다”고 밝혔다.
지앤지테크는 현재에 안주하지 않고 지중열교환기 및 지열시스템 기술개발을 통해 온실가스 감축, 그린뉴딜, 신재생에너지 의무화, 제로에너지건축(ZEB) 인증 등에 기여하는 친환경에너지 전문기업 도약을 다짐했다.
딥코일 300에 적용된 지열공 위치확인 스마트Tag 기술은 지열공의 지중배관 매설관련 지중환경 정보를 체계적으로 관리가 가능한 기술로 건물의 증·개축 시 지중배관에 대한 정확한 정보 파악이 가능해 유용하게 활용이 가능해 추후 굴착공사정보지원시스템과 연계할 경우 지중배관 사고예방과 안전한 설치현장 환경구축이 가능하다.
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