지열 신재생에너지 전문기업 지앤지테크놀러지(대표 김선미)는 반밀폐형 지중열교환기를 구성하는 지열시스템 ‘지오썸® 하이브리드’가 환경부로부터 우수한 R&D기술성을 인정받아 혁신제품으로 지정됐다고 밝혔다.
혁신제품은 조달사업에 관한 법률 제27조 제1항에 따라 공공서비스 향상과 기술혁신을 위해 공공성, 혁신성 등 심의를 거쳐 지정되며 공공구매 및 시범구매 등의 제도를 지원받는다.
혁신제품으로 지정된 ‘지오썸 하이브리드’는 조달청의 공공혁신조달플랫폼 ‘혁신장터’ 등록이 최근 완료됐으며 공공기관에서는 플랫폼을 통해 상세제품 확인 및 구매가 가능하다.
다수 지열공 내부 수중펌프 없앤 반밀폐형 지열시스템
‘지오썸 하이브리드’는 지열공 내부에 수중펌프가 설치돼 운용됐던 일반 개방형시스템에서 지열공 내부의 수중펌프를 없애고 기계실 내 ‘라인펌프’나 ‘볼류트펌프’를 설치해 밀폐형 구조로 가동시키는 새로운 지열시스템이다. 개방형의 높은 열효율과 밀폐형의 관리편의성을 모두 갖춘 반밀폐형 지열시스템이다.
지앤지테크는 지난 20여년 동안 ‘프리미엄급 먹는 샘물’ 개발 등 지하수에 대한 축적된 연구실적과 경험을 바탕으로 방대한 자료를 확보하고 있으며 지하수 우물의 수리전도도의 기술적 특성을 활용해 이번 반밀폐형 지열시스템 기술을 개발할 수 있었다.
지오썸 하이브리드는 기존 개방형과 같이 지하수를 순환에너지로 사용한다. 하지만 순환펌프 1세트로 운용하는 밀폐형의 운용방식을 통해 지질·지형·지하수량에 의존하지 않고도 개방형의 높은 열효율을 사용할 수 있도록 한 지열시스템이다.
지중 암반에서 자연적으로 이동하는 지하수의 유속보다 수중펌프를 통해 지열공 내부로 주입되는 지하수 유속이 훨씬 빠르기 때문에 수중펌프를 통해 주입된 지하수는 거의 전량 외부로 흘러넘치게 되는데 일반 개방형에서 주로 발생하는 이러한 물넘침 장애를 ‘지오썸 하이브리드’는 역으로 이용한 원리다.
협소한 도심지 적용 최적 지열시스템
결과적으로 지열공 내부 다수의 수중펌프를 없애고 대신 기계실 내부에 순환펌프 1세트를 설치함으로써 수중펌프 유지관리의 번거로움을 개선하고 지열공 배치를 건물 지하층 어디에든 설치 가능토록 해 설계의 선택권을 넓혔다.
또한 기존 개방형이 수중펌프 설치 및 유지관리를 위한 인양 등 목적으로 건물 외부 도로 옆이나 별도의 유휴부지를 필요로 했으나 지오썸 하이브리드는 수중펌프가 없어 부지확보를 필요로 하지 않는다.
특히 유입된 지하수를 계속 활용하는 원리로 순환유량에 제한이 없이 가동할 수 있어 지열공의 천공 깊이를 600m 이상으로도 설치 가능해 높은 열효율을 얻을 수 있다. 이는 좁은 부지에서도 높은 열교환용량을 확보할 수 있어 건축부지가 협소한 도심지에서 지열 활용도를 크게 높일 수 있다.
600m 이상 고심도 반밀폐형의 경우 지열공 깊이를 깊게 하면서도 천공 직경을 250mm 이상으로도 확대할 수 있어 높은 열용량을 지중축열을 통해 건물 냉방부하와 급탕부하 일부를 함께 운용할 수도 있다. 환경적인 측면도 고려해 지오썸 하이브리드는 심층 지하수를 직접 순환시키면서도 지표층에 가까운 지하수는 철저하게 차단할 수 있도록 지표면 아래로부터 50m 깊이까지 오염방지 및 차수용 그라우팅을 시행하고 있다. 이러한 시설은 지하철 등 지하시설물에 대한 영향을 최소화하면서도 암반 지하수층만을 이용해 풍부한 열원확보가 가능하다.
조희남 지앤지테크 회장은 “고심도 반밀폐형 지오썸 하이브리드 적용이 확대되고 있어 기존 신재생에너지비율을 6% 전후로 충당하던 지열시스템이 건물의 냉난방부하 전체 열용량뿐만 아니라 태양광 적용 후 부족한 신재생에너지비율 전체를 충족시킬 수 있는 기술까지 완성시킬 수 있게 됐다”라며 “혁신제품지정을 통해 기술력을 인정받은 것 같아 감사하며 기술개발에 더욱 정진해 건물분야에서 신재생에너지비율과 ZEB비율 적용 및 녹색건물인증에서 지열이 핵심적인 역할을 감당해 갈 수 있도록 노력하겠다”고 소감을 밝혔다.
지앤지테크는 지난 20여년 동안 ‘프리미엄급 먹는 샘물’ 개발 등 지하수에 대한 축적된 연구실적과 경험을 바탕으로 방대한 자료를 확보하고 있으며 지하수 우물의 수리전도도의 기술적 특성을 활용해 이번 반밀폐형 지열시스템 기술을 개발할 수 있었다. 
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