지열기술 전문 벤처기업인 (주)지앤지테크놀러지(대표 조희남)가 기존 개방형(SCW) 지열공에서 다반사로 발생되고 있는 물넘침 현상을 방지할 수 있는 기술개발을 완료했다고 밝혔다.
개방형(SCW) 지열 지중열교환기 운용 과정에서 유지관리에 어려움이 많은 현실적인 문제점이 지열공 물넘침 현상이라는 것은 지열을 운용해본 사람이라면 누구나 알고 있는 사실이다. 이러한 물넘침 현상은 적용 초기에는 단순히 지열공별 순환지하수의 배분에 그 원인이 있는 것으로 오해해 환수관에 정유량밸브를 설치하거나 조절밸브를 설치해 순환유량을 조정해 해소하고자 했다.
그러나 지열시스템 설치과정에서 지열공에 환수관을 연결하는 배관시스템에 문제가 있음을 확인하고 물넘침 현상을 근본적으로 방지할 수 있는 기술을 개발하게 된 것이다.
현장에서는
사실 대다수 개방형 지열 지중열교환기를 설치한 현장에서 지열공에 연결되는 순환배관은 일명 ‘리버스리턴(reverse return)’ 배관 형식을 취하고 있다. 모든 지열공으로부터 연결된 배관을 단일 급수관과 단일 환수관에 연결되도록 하되 배관 내 물흐름의 저항에 따른 순환량의 불균일 현상을 순환되는 배관길이를 인위적으로 다르게 해 순환량이 골고루 배분되도록 하는 연결방식이다. 이러한 지열공 배관 연결방식은 모든 지열공이 정상적으로 가동됐을 경우에는 어느 정도 균등한 환수 지하수량 배분이 이뤄질 수 있다.
그러나 운전 중이던 일부 지열공이 중지하게 될 경우 현재 설치된 대다수 지열공들은 운전 중지된 지열공들로 환수된 지하수가 유입되는 것을 차단할 수 있는 별도의 차단밸브 등 부속시설이 마련돼 있지 않은 문제점이 있었다.
결국 운전 중인 지열공에서 급수된 순환지하수는 운전 중인 지열공과 운전 중지된 지열공으로 환수지하수가 분배, 유입돼 운전중지된 지열공에서는 물넘침 현상이 발생되는 반면 운전 중인 지열공은 운전수위가 계속 낮아지게 된다. 결국 수중순환펌프용 모터가 과열돼 소손되거나 심지어는 원주 00대에 설치된 지열공의 경우처럼 지속되는 낮은 운전수위로 인해 모터부분이 과열돼 수중순환펌프의 모터 근처에 삽입 설치된 프라스틱 내부케이싱이 주저앉게 된다. 지열공이 폐공처리될 수밖에 없는 사고도 발생하는 사례도 발견됐다.
비록 원주 00대뿐만 아니라 사실 SCW 지열 지중열교환기가 설치돼 있으면서 물넘침이 극심했던 00시 장애인복지관이나 분당 00병원 등은 동일하게 환수관에 아무런 차단밸브장치 없이 지표면 아래 매설하게 됨으로써 가동중지 중인 지열공으로도 환수관을 통해 순환지하수가 차단되지 않고 지열공 안으로 흘러들어 물넘침 현상이 발생됐다. 결과적으로 가동 중인 지열공에서는 지하수 수위가 급격하게 하강되면서 수시로 수중순환펌프의 모터가 소손되는 사고가 발생했다.
지앤지의 관계자는 “지열공 수량이 1~2개소인 경우에는 심각하지 않으나 지열공 수량이 10개 이상 다수개로 구성돼 있으면서 발생되는 지열공의 물넘침은 시스템의 안정적인 운전에 치명적”이라고 강조했다.
이번에 개발된 신기술은 지열 상부보호공 내부에 공급관과 환수관을 모두 내장하도록 해 유지관리를 용이하게 하고 유량 조정이 가능토록 해 환수관 측에 해당 지열공의 수중순환펌프가 가동됐을 때만 한정해 순환관이 자동으로 열리도록 역류방지용 자동차단밸브가 구성됐다. 이로써 운전 휴지된 지열공으로는 일절 순환지하수가 역류되지 않도록 해 물넘침이 근본적으로 발생되지 않도록 한 것이다.
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