지열시스템 전문 벤처기업인 지앤지테크놀러지(대표 조희남)가 최근 고심도 수직밀폐형 지열시스템인 ‘딥코일 300’ 기술이 국토교통부로부터 건설신기술 제929호로 지정됐다고 밝혔다.
딥코일 300에 적용된 건설신기술의 명칭은 ‘지열 지중열교환기의 열교환코일관에 하중부가재 설치와 누출센서를 부설한 고심도 수직밀폐형 지열시스템 시공기술’이다.
지앤지테크놀러지의 건설신기술은 고심도 지열굴착공 내부에 설치되는 지열 열교환코일관의 부력을 감쇄시키기 위해 하중부가재를 지열 열교환코일관 외부에 일정간격으로 설치하고 지열공 내 지열 열교환코일관이 부력에 의해 부양되지 않으면서 고심도까지 삽입설치가 용이하도록 한다.
열효율 증대·천공 수 감소 ‘강점’기존 기술의 지열공 내 지열 열교환코일관의 설치는 150~200m범위 내에서 이뤄졌으며 지열공의 열교환 용량은 2.5~3.5RT 내외에 불과했다. 이로 인해 도심지 등에서 대규모 지열시스템을 설치하는 경우 요구 천공수가 많아졌으며 지열공 천공에 필요한 시설부지면적 또한 증가했다. 또한 부지면적이 좁을 경우 지열시스템 설치가 불가능한 경우가 빈번했다.
이번 신기술을 적용할 경우 지열 열교환코일관의 부력을 감쇄하기 위해 하중부가재를 지열 열교환코일관 외부에 일정간격으로 고정설치해 설치깊이를 250~300m까지 확대하고 지열 열교환코일관의 수 또한 2가닥에서 4가닥으로 확대 설치할 수 있다.
열교환코일관이 증가하면서 열교환코일관의 전열면적이 크게 확대되며 지열공당 열교환용량 역시 6RT 이상 구현할 수 있어 지열공 수량감축이 가능하다. 이를 통해 초기투자비 및 공사기간, 지열 시설부지 면적을 줄일 수 있다.
부하용량 170RT 건축물에 지앤지테크놀러지의 건설신기술 적용을 가정하고 △지열공굴착 △지중열교환기 설치 △트랜치배관 설치 △기계실 및 자동제어 등의 공종을 모두 포함해 공사비를 산정할 경우 기존 기술대비 10.29%의 공사비를 절감할 수 있으며 기계실 및 자동제어 등 동일공종을 제외할 경우 14.99%를 절감할 수 있다. 특히 지열공 굴착의 경우 수량감소로 공사비 18.9%를 줄일 수 있다.
또한 지열공 수가 감소하면서 트랜치배관 길이가 축소되고 이를 통해 37.9%의 연간 순환펌프 운전동력비도 감소된다.
지앤지테크놀러지의 딥코일 300은 그 우수성을 인정받아 △농림수산식품교육원 문화정보원 신축청사 △순창군 참살이발효마을 조성사업 △서울시립대 미래융합관 등에 적용됐다.
지앤지테크놀러지의 관계자는 “공공건축물 대상 재생에너지 의무비율의 단계적 상향과 민간건축물의 제로에너지빌딩(ZEB) 인증제 도입 등 재생에너지 의무도입 대상이 확대될 예정”이라며 “개방형대비 수직밀폐형 지열시스템은 낮은 열효율로 인해 건축부지가 협소한 지역에서는 설치에 한계가 있었다”고 밝혔다.
이어 “이번에 지정된 지앤지테크놀러지의 건설신기술을 적용하면 도심지의 한정된 건축부지 면적으로 지열시스템 적용이 불가능했던 건축물에 대해서도 신재생에너지 설치의무비율 확보, ZEB 인증 및 유휴부지 활용 등이 가능하다”고 덧붙였다.
구분 | 기존기술(a) | 신청기술(b) | 차이(a-b) | 비고 |
가. 순공사비 | 1,468,889 | 1,317,721 | 151,168 | 10.29% 감소 |
① 지열공 굴착 | 952,174 | 772,258 | 179,916 | 18.90% 감소 |
② 지중열교환기 설치 및 그라우팅 | 217,502 | 214,189 | 3,313 | |
③ 트랜치배관 설치 | 30,286 | 27,476 | 2,810 | |
④ 누출센서/점검구/스마트태그 설치 | | 39,811 | -39,811 | |
⑤ 기계실 및 자동제어공사 | 268,927 | 263,987 | 4,940 | |
▲ 기존 기술대비 공사비 절감현황.
구분 | 기존기술 | 신청기술 | 비고 |
천공 소요일 수 | 72 | 48 | 1.5일/공 |
장비이동 | 24 | 16 | 0.5일/공 |
지중배관 | 10 | 3 | |
전체 작업소요일수 | 106 | 67 | 39일 단축 |
▲ 기존 기술대비 공사기간 단축효과.
이와 함께 현재까지 수직밀폐형 지열시스템은 시공이 완료된 후 복토 등을 통해 시설물이 가려져 지열공의 위치나 수평배관의 규격 등을 확인할 수 없었다.
이러한 문제점을 개선하고자 지앤지테크놀러지는 스마트태그(RFID)를 적용해 지중에 매설된 지열공 및 배관의 위치, 규격을 정확히 파악할 수 있도록 했다. 이를 통해 건물의 증·개축 시 지열관 매설정보파악에 중요한 자료로 활용할 수 있으며 GIS·지하공간통합지도와 연계해 지열관 매설위치에 대한 빅데이터를 구축할 수 있다.
뿐만 아니라 주요 연결부위에 누출센서를 설치해 실시간으로 누출여부를 점검할 수 있어 유지관리편의성이 크게 향상됐다. 또한 누출사고에 의한 토양오염 확산을 방지하고 신속한 유지관리를 가능케 해 기술신뢰성을 제고했다.
시공단계 온실가스 감축 실현가능
특히 이번 신기술이 주목되는 이유는 시공현장에서 온실가스 감축효과가 우수한 점이다. 현장 내 지열공 천공수량 감소를 통해 굴착장비 가동시간이 감소하고 이에 따라 소비되는 화석연료 사용량도 줄어든다. 또한 천공과정에서 발생되는 굴착 슬라임의 이동반출을 위해 운용되는 트럭의 운행수량이 최대 50% 감소하게 된다.
중소기업진흥공단의 챌린지프로그램을 통해 산정한 결과 지앤지테크놀러지의 건설신기술 적용을 통해 감축되는 현장 내 온실가스량은 59%에 달하는 것으로 나타났다. 시공단계에서부터 온실가스 배출을 줄일 수 있어 건축물의 전 생애주기 차원에서 탄소중립 달성에 기여한다.
조희남 지앤지테크놀러지 대표는 “딥코일 300은 4관식 고심도 수직밀폐형 열교환코일관의 직경을 50mm까지 늘리고 설치깊이를 300m로 해 지열공당 열교환용량을 7RT 확대하는 것을 목표로 끊임없는 연구개발을 지속하고 있다”라며 “도심지 내 좁은 시설부지 내 열부하용량을 충족할 수 있도록 함은 물론 시공현장에서의 온실가스 감축을 실현해 명실상부 가장 효율이 우수하고 친환경적인 수직밀폐형 지열시스템의 완성을 위해 노력할 것”이라고 강조했다.
이어 “현재 지앤지테크놀러지의 지열에너지시스템 관련기술은 미국, 유럽 등 6개국에서 특허출원이 일부 완료됐거나 진행 중에 있으며 우수한 국산 신기술이 해외로 영역을 넓혀갈 수 있도록 기술수출성과 창출에도 최선을 다할 것”이라고 덧붙였다.
열효율 증대·천공 수 감소 ‘강점’
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