지열산업 동향과 발전방향
지열산업 동향과 발전방향
  • 김태원 티이엔 대표이사
  • 승인 2009.03.09
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지열, 신재생 중 효율 최고

▲ 김태원 티이엔 대표이사
● 최근 지열산업 동향

인류 문명의 발달에 따른 폭발적인 산업 활동으로 인해 자연의 수용 한계를 벗어나는 현상이 전세계적으로 일어나고 있다.

화석에너지의 지속적 사용을 기반으로 하는 산업공정, 각종 폐기물, 농축산업에 따른 부산물 및 비료 사용 등으로 인해 우리의 생태계를 위협하는 급격한 지구 환경 변화가 발생하게 된 것이다. 

특히 에너지다소비 구조로 돼 있는 우리나라의 경우 OECD에서 발표한 2003년 통계연감에 따르면 국내 에너지소비는 OECD평균 14.5%대비 82.9%로 5배 이상의 증가율을 보이고 있으며 에너지소비 증가율에 따른 이산화탄소 증가량 또한 OECD평균 13.2%대비 73.6%로 선진국에 비해 높은 증가량을 보이고 있다.

이산화탄소 배출과 관련한 국내 상황을 살펴보면 1995년 국내 탄소 배출량 1억2,300만toe를 100으로 봤을 때 2013년에는 175%, 2020년에는 199% 온실가스 배출 전망치가 나오고 있다. 이는 교토의정서에 조인한 국내 의무 감축량 달성을 위해 무려 95%를 감축해야만 하는 수치다.

한국이 2013년부터 온실가스감축 의무를 진다면 예상되는 경제적 여파는 발전량의 30% 축소, 정유·철강·시멘트생산량의 50% 감소와 원자재 품귀로 인한 경제성장 저하와 2020년 실업률 10%이상의 증가라는 암울한 전망들이 나오고 있다.

국제 에너지 상황을 분석한 결과 에너지 수요의 지속적인 증가는 고비용의 에너지가격 지불을 초래해 경제성장의 치명적 위협요소가 되고 있음을 확인할 수 있다.

이에 따라 자연과 에너지에 대한 새로운 패러다임과 실천이 필요하게 됐으며 이는 신재생에너지의 개발과 보급에 대한 역사적 필연성을 재확인하는 계기가 됐다.

가파른 유가상승은 사회 전반에 걸쳐 어려움과 고통을 감내 해야만하는 시련도 있었지만 에너지에 소중함과 지구 환경의 공동의 책임의식 등 사회전반에 긍정적인 변화를 가져오는 계기가 되기도 했다.

화석에너지의 고갈, 환경문제해결 및 저탄소 녹색성장의 모토를 가지고 강력하게 드라이브하는 정부정책에 힘입어 신재생에너지 전반에 걸쳐 발전적인 방향으로 확대돼 나가고 있다.

지열에너지의 정의는 지하를 구성하는 토양, 암반 및 지하수가 가지고 있는 열에너지 자원으로 지각, 맨틀을 구성하고 있는 물질 내부 방사성원소의 붕괴 및 지구 내부열의 방출에 의해 지하 20m 하부에서부터 대기 온도와 관계없이 지하 심부로 내려갈수록 온도가 증가하는 특성이 있다.

지열은 심부에너지자원과 천부 지중열로 분류되며 심부지열은 지하 500m~수km 깊이에 부존하는 지열수 또는 증기에너지를 이용하는 것이고 천부지열은 지하 300m 깊이 이내의 유비쿼터스 에너지 자원으로 지하수 열에너지를 포함하고 있다.

지열산업은 천부지열을 열원으로 사용하는 지열원 냉난방시스템 위주로 발전돼 왔으나 지질자원연구소의 연구결과를 토대로 지역난방과 발전이 가능한 지중(심부)열과 관련된 산업 또한 경제성 검토 단계를 지나 실용화하는 단계까지 발전돼 왔다.

EREC(유럽재생에너지협의회)의 2004년 자료에 의하면 재생에너지별 사용량은 바이오매스가 79.2%, 대수력이 16.3%를 차지하고 있으며 기타 재생에너지가 4.5%를 차지하고 있음을 알 수 있다.

기타 재생에너지 총사용량을 100%로 봤을 때 지열에너지 사용이 69.9%로 가장 높은 사용량을 나타냈고 소수력 15.4%, 풍력 7.6%, 태양열 6.8% 순으로 재생에너지 사용량이 나타났다. 

지열에너지 이용은 재생에너지 중 에너지효율이 높고 초기투자 비용이 저렴하다는 장점이 있다.

2006년 에너지관리공단 자료에 따르면 천부지열을 사용하는 지열냉난방시스템의 국내 보급률은 약 6만RT(1R=3,024kca/h)가량이며 연 25% 의 성장률을 보이고 있다. 10만호 그림홈 보급사업 등 국가의 지속적인 보급정책이 진행되고 있고 지열냉난방시스템 관련 신재생에너지 인증업체의 증가, 삼성전자, LG전자 등 대기업에서 지열냉난방시스템사업 진출 등으로 향후 시장의 급속한 확장이 예상된다.

시설농업·수열원 이용 확대 기대
지역난방·발전 실용화 단계 개발


● 시설농업 지열보급사업

지난해 지경부의 추경예산으로 진행되고 있는 시설농업 지열보급사업은 지경부, 농진청, 에너지관리공단등 여러 유관기관의 장기간의 준비와 상호 원활한 협조와 시설농가의 적극적인 참여로 국내 지열시장에서 관심이 고조되고 있는 사업이다.

시설농업에 있어 지열냉난방의 적용은 일반 상업용 건물 보급보다 더 많은 장점들을 가지고 있다. 경제적인 측면에서 대부분 화석에너지를 사용하는 시설농업 난방에서 지열냉난방의 보급으로 면세유 저감을 통한 국가 세수 확대를 기대할 수 있으며 총 2만3,000RT 보급에 따른 CO₂저감량은 연간 약 1만7,000ton 저감되며 이에 따른 환경 비용들이 감소된다.

또한 지금의 화석에너지 난방비용이 시설농업의 농업생산비의 40%에 달하는 현실에서 지열냉난방 시스템의 보급으로 70~80%의 에너지 저감이 가능함으로써 농업생산성을 향상 시킬 수 있다.

국내에 시설농업 재배기술은 세계적인 수준이며 에너지비용 문제를 해결할 수 있다면 수출 농업에 있어 해외 경쟁력을 확보할 수 있는 계기가 될 수 있을 것으로 기대된다.

기술적인 측면에서 지열냉난방의 냉방에서의 일부 이용(냉방부하는 난방부하의 2.5~3배 소요)은 저온처리를 통해 출하시기를 조절함으로써 농산물의 높은 가격이 가능하며 하절기에 제습이 가능함으로 과습으로 인해 발생하는 병해와 곰팡이병 등을 방지할 수 있다.

시설농업에 있어 상업용 적용과 차이점들은 작물 종류, 온실구조, 복사에너지 등 보다 복잡한 형태다. 따라서 기술력과 시공 경험을 갖춘 기업들의 노력들이 필요하며 농가에 실질적인 도움이 될 수 있도록 만전을 기해야 한다.


● 수열을 이용한 활용 현황

상수, 하수, 강변여과수, 해수 등 미활용에너지 수열원활용은 자체 열원의 부존자원으로만으로 집단에너지 등 대규모 열수요처로 이용이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 국내 연구결과와 해외 운영사례에 의하면 대규모 시설의 적용에 있어서는 경제성이 있는 것으로 발표됐다.

해외에서는 이미 10여년 전부터 이러한 수열원 이용이 대규모 건물 냉난방 적용 기술로 상용화가 진행됐으며 국내 연구소들의 연구 개발을 통해 실증 단계를 거친 상태다.

여러 에너지원의 이용에 있어 상용화 단계로 진입하려면 유관 부처간 관계법 등의 개선이 선행돼야 하며 보급성을 높이기 위해 재생에너지와 관련된 정확한 해석과 국가 정책이 수반돼야 할 것으로 보인다.



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