아파트, 주상복합 등 집단주거시설(공동주택)의 전세대에 지열을 이용해 냉난방을 공급하는 기술이 개발된다.
대성히트펌프는 최근 한국에너지기술평가원으로부터 ‘집단주거시설의 고밀도 대용량 지열시스템 실현을 위한 수주지열형(SCW) 기술개발’ 과제를 수주했다고 밝혔다. 이번 기술개발에는 △티이엔 △원건설 △대한기계설비산업연구원 △한밭대학교 산학협력단 △동국대학교 산학협력단 등이 참여하며 3년간 진행된다.
최근 국제적으로 에너지 절감과 환경규제 대응을 위한 에너지절약 기기 및 신재생에너지 보급 확대가 진행되고 있다. 특히 기술 개발 및 보급확대가 전력과 수송부분에서 열에너지부문으로 확대되고 있다.
지열 냉난방시스템은 저온(10~30℃)의 지열에너지를 효율적으로 활용하는 지열분야의 대표기술이다. 상대적으로 저온의 에너지를 활용하지만 연중 일정한 온도를 유지하기 때문에 항온성이 우수하며 지리적 제약이 없는 큰 장점을 갖고 있다.
지열 냉난방시스템은 열펌프유닛과 지중열교환기로 구성되며 지중열교환기는 건물에 필요한 냉난방 부하, 가용 면적, 지중 조건 등에 따라 다양한 형식으로 설치된다.
지열 냉난방시스템은 일반적으로 토양열원 열펌프(ground-coupled heat pump), 지하수열원 열펌프(groundwater-source heat pump), 지표수열원 열펌프(surface water heat pump)시스템과 하이브리드 지열 열펌프(hybrid GHP)시스템 등으로 구분된다.
이번 사업 개발 대상 기술은 지하수열원 열펌프시스템 중 수주지열정(Standing column well) 지중열교환기를 적용한 개방형 지열 냉난방시스템으로 기존에 널리 사용돼온 밀페형 시스템대비 시추공의 개수가 적고 공간 활용도가 매우 높은 시스템이다.
서울시 고시(2015-217호) 등에 따라 대도심에 아파트 등의 집단주거시설에 신재생에너지 보급이 의무화됨에 따라 공간적인 제약으로 인해 대용량의 지열시스템 보급을 위해 수주지열정을 활용한 시스템보급이 절대적으로 요구되고 있다.
또한 아파트, 주상복합 등의 집단주거시설의 전세대 공급을 위해 지열 냉난방시스템의 수요가 대형화되고 있으나 부지문제로 기존의 지열시스템의 설치가 불가능한 곳이 많다.
특히 도심지 등의 집단주거시설은 기존의 일반 건축물과는 다른 부하특성과 부하대비 협소한 천공부지, 각 세대별 부하패턴에 따른 냉난방 및 급탕 열원 공급, 지상녹화 및 주차장 등의 공간 활용에 따른 수주지열정의 안정성과 내구성 확보에 관한 기술적 해결 과제가 큰 현안으로 대두되고 있다.
수주지열정(SCW) 지열시스템은 많은 장점에도 불구하고 지중 암반, 크랙, 지하수 등 복잡한 열 취득 형태를 지니고 있으며 열원의 안정성과 고밀도화 및 지중 신뢰성 확보를 위한 다양한 기술 개발이 시급하다.
또한 집단 주거시설의 바닥난방 등의 부하적 특성을 고려해 60℃ 이상의 고온수 생산 가능한 히트펌프 상용화 기술이 필요하며 지중뿐만 아니라 집단주거시설로의 열공급시스템 표준화 및 실증 사이트 모니터링을 통한 시스템 최적 운용 기술 등이 개발돼야 한다.
대성히트펌프는 이번 기술개발 과제를 통해 집단주거시설 전세대 냉난방 열공급을 위한 수주지열정 냉난방시스템 설계 및 시공기술 개발, 수주지열정 열원 및 설비 신뢰성 확보 기술 개발, 고밀도 대용량 수주지열정 실증사이트 구축 및 ICT 융합 최적운용기술 개발과 경제성 분석 모델 및 수요자 기반 비즈니스 모델을 구축할 계획이다.
대성히트펌프의 관계자는 “고밀도 대용량의 수주지열정 지열 냉난방시스템 개발로 지열 보급 활성화 및 국가적 에너지 절감과 환경규제에 기여할 것”이라며 “수주지열정 시스템의 지중설비 안정성과 신뢰성 확보로 지열시스템 전반에 관한 신뢰성 향상에 기여하고 부지 감소 및 시공비용 저감으로 ROI(Return of Investment: 투자회수기간)를 감소시킬 수 있다”고 밝혔다.
이 관계자는 “신재생에너지 열공급 의무화 제도 등 활성화와 2030년까지 약 5,000억원 이상의 시장 창출 효과 달성에 기여하고 지열원 냉난방시스템 보급 확산을 통해 2030년까지 약 1,890명의 신규 고용창출이 가능할 것으로 예상된다”라며 “RHO제도 도입 촉진을 가능케 해 향후 정부에서 수립한 신재생에너지 보급 기본목표 달성에 기여할 것으로 기대된다”고 강조했다.
이 관계자는 특히 “시스템비용이 감소하고 소비자 만족도가 높은 지열 냉난방기술 개발로 향후 공공기관의 신재생 의무화 비율 증대 및 민간부문 확대로 수주지열정과 다양한 지열 냉난방 시스템의 수요 증가 및 신규 수요를 창출할 수 있다”라며 “제로에너지 하우스, 건축물 인증제 등 실시로 고효율 냉난방시스템 도입 필요성에 적극 대응 가능한 시스템 개발로 다양한 건축물의 핵심 냉난방시스템 도입을 위한 기반을 제공할 수 있다”고 밝혔다.
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