고심도 수직밀폐형(앵카딥코일형) 기술을 보유한 지앤지테크놀러지(대표 조희남)가 300~450m 고심도 수직밀폐형 지열시스템을 현장 적용에 성공하면서 주목받고 있다. 특히 조희남 대표는 ‘2017년도 제39회 한국에너지효율대상’에서 고심도 수직밀폐형 기술력을 인정받아 산업통상자원부장관 표창을 수상하기도 했다.
신재생에너지 지열전문업체인 지앤지테크놀러지는 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 개발해 온 300m 이상 깊이의 고심도 수직밀폐형(상표명: 앵카딥코일형) 지열시스템 현장적용을 성공적으로 마무리했다고 밝혔다.
당초 고심도 수직밀폐형인 앵카딥코일형 지열시공기술은 한밭대학교에 시험적으로 시공한 사례는 있으나 이번에 실제 운용 중인 건축물에 적용돼 냉난방 가동을 성공적으로 시행된 것은 이번이 처음이다.
고심도 수직밀폐형(앵카딥코일형) 지열이 시설된 건축물은 강원도 춘천에 소재한 ‘행복이 가득한 집 요양원’이다. 고심도 앵카딥코일형은 깊이가 300m 1개공, 450m 1개공 등 총 2개공으로 이뤄져 있으며 고심도 지중열교환기의 설계용량은 한국냉동공조인증센터의 열응답시험을 통해 300m는 약 5RT 이상, 450m는 약 7.5RT 이상 규모로 산정하고 안전율 10%를 감안, 히트펌프 용량은 11.3RT가 설치됐다.
앵카딥코일형 시스템이 주목받고 있는 것은 현재 대다수의 수직밀폐형 지열 시스템이 대체적으로 150~200m로 시공되는 것이 보편적인데 이 보다 2배 이상 깊이까지 시공할 수 있기 때문이다.
기존 수직밀폐형의 설치심도가 깊지 않은 이유는 수직밀폐형 지열공 내부에 삽입돼 설치되는 지열 코일관에 그 이유가 있다. 지열 코일관은 재질이 고밀도폴리에칠렌(HPPE)관으로 가격이 다른 배관재질에 비해 아주 저렴한데도 비중이 물보다 작은 0.93~0.97 범위 안에 있다.
이에 따라 굴착된 지열공 내부에 가라앉혀 삽입한다 할지라도 200m 이상 깊이까지 도달하게 되면 더 이상 삽입이 되지 않고 부력이 발생돼 떠올라 시공에 어려움이 있다.
또한 기존 기술의 경우 열용량을 채우기위해 얕은 깊이의 많은 굴착공 수량과 넓은 시설부지가 필요해 도심의 건축부지가 좁은 경우 수직밀폐형 시설이 어려웠다.
하지만 고심도 수직밀폐형(앵카딥코일형) 기술은 이러한 문제점을 단번에 해결할 수 있다. 기존 수직밀폐형 지열공의 굴착 수량과 시설부지면적을 획기적으로 줄여 많게는 설계수량과 시설부지의 면적을 기존 기술보다 1/2까지도 줄이면서도 냉난방 열부하량을 충분히 해결할 수 있는 것이다. 실제로 이번 현장 적용 실 사례와 데이터 분석결과를 통해 확인됐다.
‘행복이 가득한 집 요양원’에 시설된 고심도 수직밀폐형(앵카딥코일형) 지열 시스템은 기존 문제점을 해결하기 위해 지열 코일관 주변에 무게가 있는 밴드 추를 정해진 간격으로 고정, 결과적으로 지열 코일관의 비중을 증가시켜 깊은 깊이까지도 부력이 발생되지 않으면서 삽입 설치가 용이하게 한 기술을 적용됐다.
특히 지열 코일관 직경을 기존 기술보다 더 큰 외경 50mm의 제품을 사용해 지열 순환수 순환에도 큰 도움이 될 수 있도록 했다.
요양원의 시설관리인은 “생각보다 적은 수량의 지열공이 시설됐음에도 이번 여름에 충분한 냉방운전이 돼 너무 좋았다”고 운영의견을 말했다.
기술개발과 시설을 시행한 조희남 지앤지테크놀러지 대표는 “기존 수직밀폐형 시공 시 수많은 지열공을 굴착하면서 필요했던 넓은 부지가 필요없게 돼 건축부지가 좁은 곳에서도 효율과 신뢰성이 높은 지열시스템을 시설할 수 있게 됐다”라며 “자연스럽게 도심 내 시설 적용확대가 이뤄질 것으로 기대하고 있다”고 밝혔다.
이번 현장적용 시설에 대해 기술자문과 시험데이터를 관리하며 함께 참여했던 한국지질자원연구원의 책임연구원인 심병완 박사는 “국내에서 이전까지는 대부분 200m 심도까지 지중열교환기를 설치했으나 장심도인 300~450m 수직 밀폐형 지중열교환기 설치가 기술 및 경제적으로 보급이 가능한 것으로 판단했다”라며 “요양원에서 혹서기에 1일 12~13시간 내외의 장시간 부하조건에서도 지속가능한 열교환 능력을 보여줘 설치된 지중열교환기의 성능 신뢰도에서도 의미있는 결과를 나타냈다”고 성과를 정리했다.
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