지열용 벤토나이트 기술기준이 새롭게 수립되고 개방형 지열에너지설비 시공기준이 대폭 개선된다. 특히 지열이용검토서 제출시점이 변경되고 수질검사로 신설된다.
호서대 지열인력양성센터는 지난 12일 호서대 강당에서 관련업계 관계자 20여명이 참석한 가운데 ‘개방형 지열에너지설비 시공기준 개선방안 정책연구 공청회’를 개최했다.
이번 연구는 한국에너지공단에서 발주한 정책연구로 국내 시장에서 개방형 지열설비가 지속적으로 증가하고 있지만 개방형 지열에너지의 무분별한 설치와 부실시공에 따른 효율 저하 발생하고 있어 이를 개선하고 지열에너지 보급 활성화에 따른 부실시공 방지 및 신뢰성 제고를 위해 진행되고 있다.
정책연구를 통해 △개방형 지열시스템 설계·시공 평가기준 제안 △지열이용검토서 분석기준 제안 △지열설비 내실화 및 신뢰성 확보 △벤토나이트 기술기준 수립 등이 이뤄지며 공형진 박사가 연구총괄을 맡고 있다.
공 박사는 “개방형 지열시스템의 설계 및 시공기준 미비에 따른 문제가 발생하고 있다”라며 “특히 개방형 지열시스템의 지열이용검토서는 2008년 제정됐지만 이후 별도의 개정이나 신기술 반영이 전형 이뤄지지 않고 있어 검토위원간 상이한 기준 적용으로 업체간 혼란이 가중되고 있다”고 지적했다.
공 박사는 이어 “지열이용검토서 제출시점 변경해야 하는 상황이 도래해 이번 정책연구를 통해 지열이용검토서 간소화 방안과 제출시점 및 중점 검토사항을 통해 설계 품질 일원화에 중점을 뒀다”라며 “현장 시공능력 향상을 위한 지열용 벤토나이트 기술기준도 수립했다”고 밝혔다.
이날 제시한 개방형 지열에너지설비 설계기준 제안안에 따르면 개방형 지중 열전도도 테스트에 수질검사도 새로운 항목으로 추가된다. 이에 따라 시공확정→열교환기(우물) 천공→수질검사 순으로 진행돼 수질검사에 합격해야만 열전도도 테스트→개방형 시스템 설계를 진행할 수 있다.
수질검사에서 불합격할 경우 ‘Filter 활용 플러싱 운전’ 과정을 거쳐 수질검사를 받게 되며 이 과정에서 합격하면 열전도도 테스트→개방형 시스템 설계로 과정이 넘어간다. ‘Filter 활용 플러싱 운전’ 과정도 불합격하면 ‘밀폐형’ 지열시스템으로 변경해야 한다.
수질검사는 지난 1월28일 시행된 △수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 △수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 시행령 △수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 시행규칙 등을 따른다.
지중 열교환기 깊이를 내부케이싱을 설치할 경우 Static water level, 운전(동작-테스트) 수위에서 스크린 하부로, 내부케이싱을 미설치할 경우 배수관에수 운전 수위로 지정해 시스템 설계를 표준화한다. 또한 시스템 설계표준화를 통한 신뢰성 확보를 위해 최소성능기준을 제시했다. 냉방운전 시 개방형(지하수시스템)의 최소성능기준은 5.04, 밀폐형(지중루프시스템)은 4.31, 난방의 경우 개방형은 3.78, 밀폐형은 3.62로 제시했다. 설계EWT기준으로 냉방 25℃, 난방 10℃로 수립했다.
지열이용검토서 제출시점도 변경된다. 초기에는 열전도도 2.0, 초기온도 16℃로 기본 설계 지열이용검토서 작성이 이뤄지며 지열이용검토서 제출 시점은 굴착행위 신고→시험용 지중열교환기 설치→지열이용검토서 작성(열전도도 테스트 등)→한국에너지공단 인터넷 접수→전문위원 배정, 검토 및 수정보완→승인 완료(건축허가 접수)→시공 순으로 이뤄진다.
이번에 정책연구를 통해 지열이용검토 작성(열전도도 2.0W/mK 등 기본설계)→한국에너지공단 인터넷 접수→전문위원 배정, 검토 및 수정보완→승인완료(에너지사용계획서)→시공→열전도도 테스트(지열이용검토서 재검토)→완공 순으로 제시됐다.
이에 따라 신재생에너지적용 비율 확대에 따른 지열시스템 적용 확대 기회를 마련하고 착공지연 및 공기연장 등 현장 발생 위험요소 억제, 열전도도 테스트용 열교환기 설치와 같은 과다 비용이 절감될 것으로 기대된다.
이에 반해 사전검토를 통한 지중상태 파악을 하지 못해 시공비가 증가할 수 있으며 열전도도 변경에 따른 공사계약 금액 변동 및 최저 열전도도 반영으로 공사비가 증가할 수 있다.
공 박사는 “지열이용검토서의 주요 점검사항이 △설계 품질 향상 방안 도출 △시스템 설계 및 평가기준 수립 △평가항목 모듈화로 평가시간 단축 등 도출됐다”라며 “지열이용검토서 제출시점 변경에 따른 장단점을 분석하고 제출시점 변경에 따른 시공경제성 및 보급 확대 방안을 점검했다”고 밝혔다.
벤토나이트의 열적, 물리적 특성을 고려해 기술기준도 새롭게 수립됐다. 기존 기술기준은 점도와 열전도도만 반영했다면 새롭게 제시된 안에 따르면 △점도 △열전도도 △팽윤량 △투수계수 △XRD △Gel 응력 등을 측정해야 한다.
또한 지열용 벤토나이트와 최적의 조합성능을 가진 실리카샌드 선정 및 납품이 이뤄지고 균일한 품질유지를 위한 포장 및 열적, 물리적 특성을 포장에 표기토록 했다. 벤토나이트는 25kg 지대백 포장으로, 실리카샌드는 1톤bag 포장으로 납품하고 고효율 벤토나이트 실리카샌드 혼합물을 판매금지, 일반용 고효율 벤토나이트 실리카샌드 혼합물은 25kg 지대백 포장으로 판매해야 한다.
연 1회 벤토나이트 샘플 시험 및 성적서를 재발행해야 하며 6개월간 1회 현장 샘플 채취 및 재료 일치 여부 테스트도 진행된다. 이에 따라 재료 불확실성 해소 및 열적 물리적 특성 분석에 따른 성능 일관성을 유지할 수 있을 것으로 기대된다.
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