지열에너지는 연중 약 15℃의 일정한 지하의 온도를 히트펌프를 이용, 가정의 냉난방으로 이용하는 시스템이다. 겨울철에는 지중으로부터 열을 흡수해 히트펌프로 승온시켜 난방에 사용하고 여름철에는 실내의 높은 열을 지중으로 방출해 냉방에 이용된다.
본지와 에너지관리공단의 공동 연재기획 네 번째 순서로 지열에너지를 적용한 그린홈 주택에 대해 알아본다. /편집자주
태양열의 47%는 지표면을 통해 지하에 저장되는데, 이를 흡수한 땅속의 온도는 일반적으로 연중 10~20℃를 유지한다. 이를 이용해 지하에 PE파이프를 매설하고 히트펌프를 이용해 냉난방과 온수를 사용하는 것이 지열시스템의 원리다.
일정한 온도 유지로 아파트, 상가, 공공건물, 일반주택 등 거의 모든 현대식 건물에 적용 가능하며 무한정·무공해 청정 에너지시스템으로 많은 주목을 받고 있다.
지열에너지는 지하 100~200m 사이의 토양온도차를 이용해 냉난방에 적용하는 천부지열방식과 땅속 깊은 곳의 뜨거운 열을 이용해 발전하는 심부지열로 구분되는데 그린홈에는 천부지열방식이 적용되고 있다.
또 지열시스템의 종류는 밀폐형(Closed Loop)과 개방형(Open Loop)으로 분류되는데 현재 그린홈에 적용되는 방식은 U자형 지열루프를 지하 50~150m에 매설하는 수직 밀폐형(Vertical Closed Loop)이다. 면적을 많이 차지하지 않는 장점 때문에 가장 일반적으로 사용되고 있다.
지열시스템을 적용한 그린홈은 하나의 시스템으로 냉난방과 급탕이 모두 가능하며 연중 약 15℃의 일정한 온도를 이용하기 때문에 태양광, 태양열과 달리 날씨나 계절의 영향을 받지 않는다. 또한 고장률이 낮아 타 신재생에너지에 비해 A/S 비율이 낮은 것이 장점이다.
그린홈 지열주택은 2009년 301가구에 설치됐으며 2010년에는 3배 이상 늘어난 959가구에 보급됐다. 특히 아파트단지 등을 중심으로 주택 보급이 꾸준히 늘고 있어 그린홈 100만호 보급사업의 중추적인 역할을 담당할 것으로 기대되고 있다.
현재 가구당 지원 규모는 17.5kW(5RT)로 신재생에너지센터에 따르면 설치시 비용 절감효과는 월 냉난방비용이 30만원이라고 가정할 경우 연간 약 167만원에 달한다.
올해 정부 지원예산은 120억원이며 지난해보다 6개 회사가 늘어난 총 43개사가 그린홈 사업자로 선정됐다. 대기업과 중소기업이 두루 참여하고 있으며 가구당 정부보조 1300만원씩을 지원한다고 가정할 경우 올해 약 923세대가 지열시스템을 설치 할 수 있다.
참여 기업들에 배정된 물량은 타 에너지원과 같이 4개 등급으로 나눠 차등 적용된다. 세대당 5RT 설치, 보조금 1300만원 기준으로 볼때 가 등급은 18세대, 나 등급 14세대, 다 등급 10세대, 라 등급 7세대가 업체 당 배정물량이 된다. 참여기업들은 등급별로 최소 1억6000만원에서 최대 4억원의 매출을 올릴 것으로 기대하고 있다.
그린홈 참여기업의 한 관계자는 “지열에너지는 공공건물 및 대형빌딩 위주로 보급이 늘고 있다”며 “그린홈 100만호 보급사업을 통해 보급량은 더욱 늘어날 것”이라고 밝혔다.
에너지관리공단의 관계자도 “지열은 초기 시공비용이 비싸지만 냉난방, 온수 등으로 그 용도가 다양한 장점이 있다”며 “1년동안 3배 이상 보급이 증가한 만큼 향후 급속한 보급 확산이 기대된다”고 밝혔다.
▲기업소개-제인상사(주)
2005년 신재생에너지 전문기업으로 등록됐으며 2007년 기업부설 신재생에너지연구소를 설립했다. 2009년에는 에너지관리공단 신재생에너지센터에서 국내 지열시스템 A/S전문기업으로 선정됐으며 2010년, 2011년 2년 연속 지열·태양열 분야에서 일반보급 및 그린홈 보급사업 참여시공업체로 선정됐다.
제인상사는 에너지기술연구원의 지원을 받아 ‘수직 지하공을 이용한 지열히트펌프 국산화 연구’를 시행했으며 자체적으로 ‘지열원 히트펌프 시스템 실시간 모니터링 및 성능 평가 도구 개발’ 등의 기술개발을 꾸준히 추진해왔다. 또 지중 열전도 측정 장치, 지중 열전도도 평가 방법 등 관련 특허도 상당수 보유하고 있다.
지열시스템의 그린홈 보급을 활발히 펼치고 있는 제인상사는 지난해부터 올해 7월말 현재까지 총 69곳의 지열주택을 시공했다.
특히 충북 혁신도시 첫 이주마을인 음성 두성마을의 그린빌리지시공에 참여, 34세대에 지열시스템을 설치하기도 했다.
제인상사는 그린홈 100만호 보급사업, 공공기관 설치의무화 사업, 지방보급사업 등 태양열 및 지열시스템의 지속적인 생산·시공을 담당하고 있으며 사업타당성 분석에서 사후관리까지 고객을 위한 ‘One Stop Service’를 지속 추진하고 있다.
▲기업소개-(주)티이엔
지난 1999년 설립된 티이엔은 2005년 신재생에너지전문기업 인증을 받았다. ‘기술중심’의 기업이념을 목표로 에너지 기술연구소를 설립, 기술투자와 연구 노력을 기울여 과기부, 중기청, 에너지 관리공단 등의 주요 연구 프로젝트를 성공적으로 완수했으며 지열을 이용한 히트 펌프 및 산업용 히트펌프를 자체 기술로 개발했다.
이러한 공로로 ‘2006년 녹색에너지 우수기업 대상’에 선정되기도 했다. 2009년 에너지관리공단으로부터 A/S 지정업체로 선정됐으며 ‘2010 대한민국 녹색에너지대상’ 금상, ‘2010 녹색건설산업대상’ 최우수상 등 화려한 수상 경력을 자랑하고 있다.
티이엔은 고객에게 제공하는 서비스와 품질의 가치를 높이고 고객만족을 최우선으로 지향하는 기업으로 연구개발과 품질시공에 집중하고 있다.
공공업무시설, 농업용시설, 교육연구시설, 의료기관 등 공공·민간 건물의 지열시스템 설치·시공을 담당하고 있으며 올해부터 본격적으로 그린홈 보급사업에 참여, 현재 24곳의 설치 사업을 진행하고 있으며 향후 일반 가정 100곳 이상에 지열시스템을 보급하기 위해 노력하고 있다.