우리나라는 국토의 면적이 좁은 반면 에너지 이용량은 많은 국가로 에너지자원의 부존량이 절대적으로 부족한 에너지자원 부족 국가다.
그러나 지열발전에 이용하는 심부지열에너지는 순수한 국산자원으로 우리나라에서 생산되는 지하의 열을 이용하므로 국가 에너지 안보에 유리한 장점이 있다. 에너지자원의 97%를 수입에 의존하고 있는 우리나라의 현실에 비춰 볼 때 에너지자원 수출국의 정치적 상황이나 시장의 영향을 쉽게 받지 않는 고유의 국산에너지이며 석유와 가스 등의 가격 변동 또는 물류의 걱정 없이 안정적인 에너지를 생산할 수 있는 지열발전은 우리나라의 에너지 안보를 위해 꼭 개발해야 하는 국산에너지원이다.
실제로 한국지질자원연구원의 연구결과에 따르면 우리나라 5km 깊이까지의 지열자원 잠재량이 2006년도 우리나라 1차에너지 사용량의 1만배에 이르는 것으로 나타났다. 기술적인 문제로 이 잠재량 중 극히 일부분의 지열에너지만 활용할 수 있다고 해도 우리나라의 에너지문제는 대부분 해결될 수 있을 것으로 전망되고 있다.
△기저부하 담당하는 신재생에너지
신재생에너지발전의 단점 중 하나가 안정적이고 예측 가능한 전력생산이 어렵다는 점인데 지열발전소는 원자력발전이나 화력발전과 같이 전력수요 중에서 안정적으로 소비되는 부분에 해당되는 기저부하를 담당할 수 있다는 장점이 있다. 심부지열에너지는 태양력이나 풍력과 비교해보면 날씨나 계절의 변화에 관계없이 24시간 365일 항상 일정한 전력을 생산할 수 있기 때문에 기존의 화석연료나 원자력발전을 대체할 수 있다.
실제 지열발전소는 보수 점검 시 이외에는 거의 정지하지도 않고 또한 보수 점검기간도 짧기 때문에 가동률이 매우 높다는 장점을 가지고 있다.
지열발전은 화산지대 지역의 경우에는 연간 90% 이상의 높은 가동률을 보이고 있으며 일부 건설이 오래된 발전소는 증기압력의 변화 또는 발전시설의 노후화에 따라 이보다 낮은 경우도 있으나 설비 교체와 지열저류층 관리로 높은 효율의 설비 가동이 가능하다. 이런 이유로 지열발전은 기존의 기저부하를 담당하고 있는 원자력 또는 화석연료 발전소를 대체할 수 있는 신뢰할 수 있는 신재생에너지이다.
이와 같이 지열발전은 태양광발전이나 풍력발전 등 다른 자연에너지 발전에 비하면 현저하게 설비이용률이 높기 때문에 연간 전력생산량이 월등하게 뛰어난 것을 알 수 있다.
△지상에서 차지하는 면적이 적다
지열에너지가 다른 에너지원에 비해 갖는 또 다른 중요한 장점은 에너지의 원천이 땅속에 있기 때문에 발전이나 열 공급을 위해 필요한 지상시설의 면적이 매우 작다는 점이다. 태양광 및 풍력에너지 설비의 지표공간대비 5~10% 정도의 적은 지표공간을 차지하는 것으로 연구된 바가 있다.
이는 환경적인 면과 경제사회적인 면에서 상당히 유리한 것으로써 특히 우리나라와 같이 평지 면적이 부족한 지역에서는 시간이 지날수록 그 장점이 부각될 것으로 예상된다.
또한 지열발전은 심부지하에서 채굴한 증기 또는 열수를 이용해 발전하는 것으로 연료를 태울 필요가 없기 때문에 대기오염의 원흉인 질소산화물과 유황산화물을 생성시키지 않는 깨끗한 자연에너지로만 전기를 생산한다.
또한 지구온난화에 대한 대책으로 이산화탄소의 배출량 감소가 시급한 상황에서 이산화탄소의 배출량 또한 지열발전에서는 증기 중으로 마그마 기원이나 암석과 열수의 반응 결과 생성된 이산화탄소가 미량 함유돼 있을 뿐 화력발전소에서 석유, 석탄, LNG 등의 연소로 인해 방출하는 이산화탄소와 비교하면 단위발생량 당 1/35~1/65로 매우 적다. 따라서 지열발전은 지구온난화 방지에 효과가 있는 친환경적인 발전방식이다.
△연료가 필요없는 재생 가능한 자연에너지발전
지열발전은 지구 내부의 열을 이용해 만들어진 증기나 열수를 사용하므로 연료가 필요 없다는 것이 가장 큰 장점이다.
화석연료를 태우는 것이 아니라 지구 그 자체를 열원으로 하고 있기 때문에 지열저류층에서 증기 또는 열수를 지상으로 채굴해 내기 위한 지열순환시스템만 완성해 놓으면 추후에는 기본적으로 연료구입비가 필요 없다는 장점이 있다.
따라서 지열을 이용한 에너지 생산시설은 변함없이 안정적인 전력 및 열 판매수익을 거둘 수 있는 장점이 있다.
또한 지열발전의 에너지원인 열석(Hot Rock)이나 마그마 굄(Magma Chamber)은 보통 200℃에서 600℃ 이상의 고온이며 통상 수만년에서 수십만년에 걸쳐 다량의 열을 계속 방출해 낸다.
또한 물의 기원은 지하로 침투된 빗물 또는 해수이며 EGS기술이 적용되는 경우 인공적으로 지상에서 투입된다. 따라서 지열자원은 지하에서 열수나 증기를 적정 규모로 채취한다면 반영구적이라고 할 만한 오랜 기간에 걸쳐 사용할 수 있다.
이러한 점에서 심부지열자원은 중요한 재생가능에너지(Renewable Energy)로 평가받고 있다.
△지열발전은 새 신재생에너지원 발굴
화석연료뿐만이 아니라 신재생에너지원도 부족한 우리나라의 입지환경을 고려해 볼 때 새로운 신재생에너지원의 발굴은 에너지안보 측면뿐만이 아니라 경제적인 측면에서도 매우 중요한 과제이다.
좁은 국토면적과 빈약한 에너지자원 부존량을 감안하면 우리나라 전역에 부존하고 있는 심부지열자원의 개발을 통한 지열발전은 선택의 문제가 아닌 필수적인 신재생에너지정책의 방향이 돼야 할 것이다.
지열의 공급가능 잠재량은 2,790만3,000toe(Ton of Oil Equivalent)로 나타나 있다. 이는 2012년 우리나라의 1차 에너지 소비량 2억7,869만8,000toe의 10%에 이르는 막대한 양으로 지열발전을 통해 우리나라 신재생에너지원의 다양성을 추구하고 국내에 부존하고 있는 국산에너지자원의 잠재 이용량을 크게 높일 수 있다는 점은 명확하다.
△지열자원은 One source Multi Use 에너지
지열발전을 위해 심부지하에서 채굴해 내는 열수 또는 증기는 발전뿐만 아니라 지역난방, 급탕, 도로 융설, 온수풀 등 민생부문에 광범위하게 이용되고 있으며, 그 외에 온실 재배, 양식어업, 식품가공 등 농림수산업 등의 산업용으로도 병합이용이 가능하다.
비화산지대인 독일의 지열발전소는 도시 인근에 건설하여 전력생산 판매는 물론 난방열 공급도 동시에 하고 있으며 아이슬란드는 전체 난방열의 80% 이상을 지열에너지로 공급하고 있다.
일본의 지열발전소 또한 마츠가와 지열발전소의 지열수를 이용한 급탕을 인근의 이와테(岩手)현 마츠오무라(松尾村)에 공급함으로써 각종 열수 이용 실적을 올리고 있으며, 발전에 이용하고 남은 지열에너지를 다목적으로 이용함으로써 지역 커뮤니티에 기여하고 있다.
△수출산업 육성 가능한 신성장동력산업
지열발전산업은 지속적인 성장산업분야로써 지난 35년 동안의 지열발전설비의 연간 성장률(CAGR)이 7.9%(KPMG, 2012)의 꾸준한 증가가 이어져 왔다.
2013년 8월 현재 지열발전 설비용량은 24개국에 1만1,765MW에 달하고 있는데 현재 추가로 개발 중인 지열발전 프로젝트가 전세계 70개국에 674개로 총 1만1,766MW (GEA, 2013)로 현재 가동 중인 시장규모 만큼 큰 신설 지열발전시장이 단기간 내에 열리고 있다.
뿐만 아니라 2050년 세계 지열발전 설비용량이 200GW에 달해 세계 전력생산의 3.5%인 약 1,400TWh를 지열발전으로 공급할 것으로 전망(IEA, 2011)되고 있는 등 지열발전시장이 급속하게 성장할 것으로 예측되고 있다. 국내 지열발전산업의 육성을 통해 국제 경쟁력을 확보하게 되면 새로운 블루오션시장인 해외 지열발전 플랜트건설시장에 신규 진출함으로써 신성장동력산업으로 성장할 것으로 전망된다.
△연관산업 파급효과가 막대한 원천기술산업
지열발전은 지열자원의 탐사에서부터 개발, 발전시설의 건설과 운영 등에 이르기까지 여러 산업과 과학기술분야의 협업에 의해 완성되는 종합에너지 플랜트산업이다.
지열에너지자원을 개발하는 과정은 탐사공학, 시추공학, 석유공학, 암석역학, 지하수공학, 지구화학, 플랜트건설 등 석유, 가스 및 광물자원을 개발하는 요소기술이 총 동원되는 지질·자원·건설분야 기술의 종합응용분야로써 이산화탄소 지중 처분장 건설에 필요한 CCS기술, 고준위 지하방사성 폐기물 처분장, 지하가스저장소 건설 등 다양한 분야로의 파급효과가 큰 응용분야인 것이다.
따라서 지열발전산업의 육성은 지열에너지분야 뿐만 아니라 많은 연관산업과의 기술교류 및 협력을 통해 에너지자원개발 분야의 신성장동력을 이끌 수 있을 것으로 전망된다.