신기술로 지열에너지시장 고성장

풍력, 태양광, 조력과 같은 간헐적 신재생에너지와 달리 지열 발전소는 전기에너지 시스템에 기저 부하를 공급할 수 있으며 향후 석탄이나 원자력 발전소를 지열 발전소로 대체시키기 용이하다는 주장이다.

프로스트 앤 설리번 한국지사가 발표한 ‘지열 에너지 발생: 기술 보급 및 로드맵 보고서’에 따르면 지열 에너지는 온실 가스 배출이 거의 또는 전혀 없이 전기를 생성할 수 있다는 장점을 가지고 있어 현재 사용할 수 있는 에너지 기술들 중에서 가장 청정한 기술 중 하나로 꼽히고 있다.

지열 발전은 주로 1.2마일에서 1.9마일의 깊이에 이르는 수열합성 저수지에서 생성된다. 하지만 이런 저수지들은 대부분 활화산 지역으로 제한돼 있다.

특히 가장 촉망받는 새로운 시추 기술로는 고압 고열 유체를 이용, 암석에 거대한 균열을 발생시키고 우물 시추작업에서 이를 헹궈내는 고열온수 파쇄법(Hydrothermal Spallation)이 꼽히고 있다.

프로스트 앤 설리번 Technical Insight 사업부의 토마츠 카민스키(Tomasz Kaminski) 연구원은 “지열 시장은 가까운 시일내에 크게 확장할 태세를 갖추고 있다”며 “이 분야의 연구원들은 엔지니어링 지열 시스템(EGS)과 같은 지열 저수지에서 사용이 가능한 새로운 기술을 개발하고 있다”고 말했다.

하지만 이러한 움직임에도 불구하고 지열 산업은 높은 초기 비용과 지열 프로젝트 개발의 위험성이라는 문제에 직면하고 있다는 것이 카민스키의 주장이다.

전체 지열 프로젝트 비용의 대부분이 지열 시추 작업에 투입되며 시간 소모가 가장 많은 작업이라는 것.

최초의 우물 시추 작업 이전 단계인 승인 절차에서 전체 지열 프로젝트 개발 비용의 약 11%가 투입된다. 그 다음단계가 시추 작업이며, 이는 전체 비용의 30%를 차지한다. 하나의 지열 우물을 시추하는 데는 약 680만달러에 달하는 비용이 투입되며 적어도 두 개의 우물이 항상 필요하다. 이러한 작업뿐만 아니라 최종 발전소 건설에서도 많은 비용이 요구된다.

시추 작업을 착수하기 앞서 지열 저수지 및 저수지 성질에 대한 정보 수집을 하기 위해서는 정밀한 탐사가 필수적으로 행해져야 한다. 지열 저수지를 평가하는 가장 좋은 방법은 지열 자원에 달할 수 있게 우물을 판 후 이의 성질을 확인하는 것.

깊은 지열 우물의 시추 작업은 높은 비용이 요구 되기 때문에 대부분의 개발자들은 특정 깊이에서 구체적인 유량과 지열 자원이 발견된다는 확신없이는 시추 작업을 하지 않는다. 따라서 지열 자원 탐사는 프로젝트 개발 과정에서 매우 중요한 단계이다.

지열 시장 성장을 억제하는 또 다른 요인들로 굴착 시추에 대한 접근이 제한돼 있다는 점과 인공지열발전기술(EGS)과 같이 지열 에너지의 활용도를 높힐 수 있는 새로운 기술을 개발해야하는 전문가들의 경험 부족을 꼽을 수 있다.

비용 절감뿐만 아니라 시추 작업에 소요 시간 단축 역시 향후 EGS시스템 개발에 중점을 둬야 할 필수 요인이다.

고열온수 파쇄법(Hydrothermal Spallation)는 위에 언급된 요구 조건들을 충족시킬 수 있어 촉망받는 시추 기술로 떠오르고 있다. 이는 비접촉식 시추방식을 택함으로써 기존의 시추 작업에서 일어나는 비트 마모 현상을 없애고 장비의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

이 시장 회복세에 탄력을 가하기 위해서는 기존 시범 사업 확장뿐만 아니라 더 많은 연구와 현장 시험 활동들이 필요하다. 지열 분야의 투자가들과 개발자들은 더 깊은 시추 작업과 지열 저수지 탐사를 위해 기존의 기술들을 개선하고 새로운 기술을 개발하는데 초점을 맞춰야 한다고 보고서는 밝혔다.