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지지케이, 업계 최초 지열 성능인증 3년 연장

지중열교환기 안정화·성능향상 고평가



지열에너지 전문기업 지지케이(대표 안근묵)가 최근 이중관식열교환기 지열냉난방시스템의 성능인증 연장을 승인받았다고 밝혔다. 이번 지열냉난방시스템 성능인증 3년 연장은 업계 최초이며 이를 통해 지지케이는 우수한 기술력을 다시 한번 인정받았다. 

지지케이의 지열냉난방시스템에 적용된 ‘상향순환체계를 갖는 열교환시스템과 쌍방향 게이트에 의해 공급 및 환수배관 결속구조를 가진 지열우물공 시공기술’은 지열업계 최초이자 유일하게 2015년 건설신기술로 지정됐다. 

또한 △2016년 LH 우수신기술 선정 △2019년 SH 적용신기술 지정 △2020년 한국수자원공사 신기술 협약 △2021년 한국농어촌공사 KRC신기술 지정 등으로 기술력 및 품질 우수성을 입증하고 있다. 

동종업계에서 지열냉난방시스템을 공급하고 있는 대성히트에너시스, 티이엔과 각각 2017년, 2018년에 건설신기술 사용협약을 체결했으며 2021년에는 가이아플러스와 사용협약을 체결하는 등 업계 내에서 기술경쟁력도 인정받았다. 

지지케이는 2019년부터 현재까지 11개 공공기관에 지열냉난방시스템 설치를 완료했으며 11개 사업은 계약 후 설치가 진행되고 있다. 11개 사업에 대해 계약이 예정돼있으며 12개 사업에 설계가 확정되는 등 다양한 공공기관 적용에 대한 실적을 쌓고 있다. 



공법개선…안정성·효율성 극대화
기존 지열냉난방시스템의 경우 성능저하, 고장, 하자 발생원인의 90% 이상이 지중열교환기에서 발생하는 등 지중열교환기는 지열냉난방시스템의 핵심설비로 꼽힌다. 

지지케이의 지열냉난방시스템은 핵심 구성품인 지중열교환기에서 고질적으로 발생하는 하자원인을 효과적으로 개선해 현장적용성, 성능효율, 유지관리성 등이 우수한 것이 특징이다. 

지지케이는 나공상태의 지열공에 심정펌프, 환수관 등 순환설비를 일체식으로 구성해 설치하는 등 구조를 간소화했다. 이를 통해 PVC파이프의 △변형 △파손 △유공관 막힘현상 등으로 발생하는 지열냉난방시스템의 하자원인을 근본적으로 해결했다. 

특히 지중열교환기의 순환유체 이동경로를 지열공 바닥부로 환수된 순환유체를 확장된 공간에서 상부로 이동하는 상향순환식(Bottom-up) 체계로 전환해 열교환면적과 시간을 극대화함으로써 에너지생산능력을 향상시켰다.

한국화학융합시험연구원(KTR)이 에너지효율비교 시험을 진행한 결과 기존 지열냉난방시스템대비 에너지생산능력이 11% 향상됨을 입증했다. 

기존 지열냉난방시스템은 500m 깊이의 지열우물공 전 구간에 PVC파이프를 설치하고 심정펌프와 환수관을 별도 공간에 설치하는 복잡한 구조로 구성돼있다. 

이에 따라 순환설비를 철거할 경우 지열공 전 구간에 설치된 PVC파이프와 환수관은 분리·철거할 수 없으며 지중열교환기에서 문제가 발생해도 점검 및 유지보수가 사실상 불가능해 사용되지 못하는 경우가 빈번하게 발생한다. 



이러한 문제로 인해 한 번의 설치로 교체없이 50년 이상 사용해야 하는 지중열교환기에서 문제가 발생하는 경우 히트펌프, 기계장치는 사실상 무용지물이 된다. 지중열교환기의 문제는 냉난방공급 중단으로 이어져 추가적인 투자로 냉난방시스템을 새로 구축해야 하는 문제점이 지속 제기돼왔다. 

이를 개선하기 위해 지지케이는 심정펌프와 환수관 등 순환설비 일체를 동시에 삽입·결속하거나 분리·인발(당겨서 뽑는 것)하는 기술을 적용해 지중열교환기에서 성능저하 등 고장이 발생하는 경우에도 원인점검을 할 수 있다. 

특히 공벽분리 등 문제발생 시에는 내부배관 자재인발을 통해 재천공이 가능해 냉난방에너지 공급을 지속할 수 있다. 

지지케이의 관계자는 “지열냉난방시스템은 지반 및 지하수의 열물성을 이용해 냉난방에너지를 공급하는 시스템으로 지열에너지를 열원으로 사용하기 때문에 지상의 히트펌프 및 기계장치와 함께 지중열교환기는 지열냉난방시스템을 구성하는 핵심설비로 역할이 매우 중요하다”라며 “현재까지 지열냉난방시스템은 빈번한 하자발생, 효율저하 등으로 신뢰성이 저하되고 있으며 대부분 지중열교환기로 인한 현상”이라고 밝혔다. 

이어 “건설신기술이 적용된 지지케이의 지중열교환기는 기존 지중열교환기대비 경제성, 현장적용성, 효율, 유지관리 등에서 우수하다”라며 “특히 성능저하 등 고장이 발생하는 경우 원인점검이나 유지보수가 어려웠던 기존 지중열교환기의 문제점을 해결함으로써 지열히트펌프 COP 향상에 초점이 맞춰진 기존 성능인증기술과 달리 안정화기술이 확보된 지열냉난방시스템이라는 점을 높게 평가받았다”고 강조했다.

원가저감·공기단축 경제성 확보
한국경제행정연구원 원가분석결과를 통해 확인된 지지케이의 지열우물공 1공에 대한 제작비용은 기존 공법대비 6.4% 낮은 것으로 나타났다. 2021년 품셈·단가·노임을 적용해 원가를 분석할 경우 8.97%까지 절감할 수 있는 것으로 파악된다. 

이와 함께 지중열교환기 구조개선으로 기존 3단계에 걸친 시공을 2단계로 단축해 1공당 약 12.57일의 공기를 단축할 수 있어 이에 따른 금융효과도 누릴 수 있다. 

지열냉난방시스템은 지열히트펌프 등 기계배관설비 및 자동제어로 구성된 지상설비와 지중열교환기, 지중순환기 등 지중설비로 구분된다. 지열우물공인 지중열교환기 제작비용이 전체 시스템 구성비용의 60~65%를 차지하는 것을 감안한다면 지중열교환기 설치수량이 증가할수록 원가절감효과는 증대될 것으로 분석된다. 

이와 함께 지지케이는 사용자 신뢰성을 제고하기 위해 지열냉난방시스템과 연계된 ‘에너지생산 현황패널’을 제공하고 있다. 에너지생산 현황패널은 일·월·총 누적 에너지생산량을 전력량(kW)으로 변환해 관련정보를 한눈에 알아볼 수 있도록 제공하고 하고 있다. 



지지케이의 관계자는 “기후변화에 대응하기 위한 국제적 관심이 높아지는 가운데 우리나라도 2030 국가온실가스감축목표를 2018년대비 40% 감축으로 설정하는 한편 지열냉난방시스템과 관련 신재생에너지 보급확대를 위한 정책을 연이어 마련하고 있다”라며 “대표적으로 2025년부터는 1,000m² 이상 민간건축물, 500m² 이상 공공건축물, 30세대 이상 공동주택 등에 대한 제로에너지건축물(ZEB) 의무화가 에정돼있다”고 밝혔다. 

이어 “지지케이는 기후위기에 대응하기 위해 지속적으로 확대되고 있는 신재생에너지시장에서 지열냉난방시스템 보급에 노력함으로써 정부의 탄소중립정책에 부응해 나갈 것”이라고 덧붙였다.