지열 신재생에너지 전문기업인 지앤지테크놀러지(대표 조희남)는 수직밀폐형 지열시스템의 순환열매체(부동액) 누출위험성을 근본적으로 해결할 수 있는 ‘박스업트렌치(box-up trench)’ 공법을 개발해 설계에 반영했다고 최근 밝혔다.
기존의 지열시스템 구조는 건물 지하층에 설치되는 지열공 10~15개의 배관을 한 그룹으로 연결해 묶여진 다음 기초바닥 철근 작업과 함께 기계실 근처까지 수평 트렌치배관 작업을 한 후 콘크리트를 타설해 매설되는 형태로 시공돼 왔다.
또한 건물 외부 주차장 부지나 화단 등 유휴부지 내 지열공이 배치되고 수평 트렌치배관을 시공한다 할지라도 수평 트렌치배관이 설치되는 구간은 아스팔트포장이나 복토가 진행돼 육안 관리가 불가능했다. .
특히 수평 트렌치배관의 치명적인 문제는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 재질로 매설·매입된 배관의 융착부위가 약해질 수 있으며 복토매설로 위치파악이 어려워 건물 기초바닥 철근작업 중 사고발생으로 부동액 누출이 일어날 수 있다. 누출사고가 발생하면 지열시스템 가동중단, 지열공 기능 상실, 누출된 배관에 연결된 모든 지열공 폐쇄가 진행될 수밖에 없는 상황이 발생한다. 최근 실제로 이런 사례들이 이어지고 있어 기술적 대안이 요구되고 있는 상황이다.
이처럼 지금까지 지열시스템 공정 중 트렌치배관이 지열공과 기계실까지 수평배관으로 설치 및 매설돼 육안관리와 문제발생 시 즉각적 대응이 이뤄지기 어려웠다. 하지만 지앤지테크가 개발한 ‘박스업트렌치’ 공법은 건물 지하층의 천정배관으로 설치가 가능해 지열시스템의 안전성을 높이고 누출위험도 감소시키게 된다.
‘박스업트렌치’ 공법은 기존 10~15개의 지열공 배관이 연결된 수평 트렌치배관을 맨홀의 기초바닥에 설치하고 묶여진 배관을 건물 천정쪽으로 입상시켜 수평배관으로 형성해 기계실까지 연결되도록 한 것이다. 이때 맨홀로 유입되는 지열공으로부터 오는 연결배관은 소규모 시설용량의 경우 지열공 수량을 3~5개공으로 줄일 수 있도록 해 누출사고 시 기능을 상실하게 되는 지열공 수량을 최소화할 수 있도록 했다.
또한 ‘박스업트렌치’ 맨홀 내부에는 지열공으로부터 들어오거나 지열공으로 나가는 모든 배관에 개별 밸브를 설치해 문제발생 시 개별 배관만 폐쇄할 수 있도록 관리할 수 있다. 결국 지열공으로부터 연결된 ‘박스업트렌치’ 맨홀 외부의 배관들은 모두 천정 수평배관으로 설치될 수 있으며 보온관리 및 육안 식별관리가 가능해 순환열매체 누출사고로부터 안전성을 확보할 수 있게 됐다.
특히 기존에는 지열공 10개씩 결합된 배관에서 1개씩 공급 및 환수관을 각각 기계실 내 헤더로 연결하도록 돼 있어 지열공 수량이 많을 경우 기계실로 유입되는 배관수량이 많아지고 설치되는 헤더수량도 증가해 기계실 면적을 많이 필요로 하는 문제가 있었다. ‘박스업트렌치’는 트렌치배관 라인에 중간헤더를 설치해 10개씩 모아진 지열공 연결배관을 다시 집합 연결이 되도록 해 결과적으로 기계실 내로 유입되는 배관수량을 축소시킬 수 있어 결과적으로 한정된 기계실 면적과 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
조희남 지앤지테크놀러지 대표는 “지열시스템이 대규모 용량으로 설치되는 추세에 있는 상황에서 매설된 수평 트렌치배관에서 순환열매체 누출사고는 지열시스템 전체 또는 부분 폐쇄로 이어지는 사례도 발생되고 있어 이를 해결하기 위한 부단한 노력의 결과로 기술개발 성과를 이룰 수 있었다”라며 “설계반영이 시작되고 있는 ‘박스업트렌치’ 공법이 건물 지하층에 구성되는 지중열교환기 구성 설치 시 안전한 표준공법으로 자리매김되길 기대하고 있다”고 밝혔다.
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