지열 신재생에너지 전문기업인 지앤지테크놀러지(대표 조희남)는 반밀폐형 지중열교환기 ‘지오썸® 하이브리드’를 토목 흙막이 공정인 CIP(Cast In Place: 현장타설 콘크리트 말뚝공법) 시공시 CIP 케이싱 내 지열공을 구성하는 공법에 대해 특허등록을 취득했다고 밝혔다.

 

특허를 받은 기술을 적용할 경우 지열공사 시 별도로 공사기간과 지열공 천공을 위한 시설부지가 필요없으며 건축부지가 좁은 도심지에서 지열에너지 활용이 보다 용이할 것으로 기대된다.

 

반밀폐형 ‘지오썸하이브리드’ 지열 지중열교환기장치는 지하수를 직접 열원으로 이용하면서도 지열공 내부에 수중심정펌프를 설치하지 않고 기계실 내 설치되도록 한 것이 특징이다. 지열공 내부에 수중심정펌프가 없어 건물 지하층이나 건물 경계선 사이에 있는 협소한 부지 내에서도 지열공 천공과 지열에너지를 활용할 수 있도록 한 기술이다. 기존 개방형 지열공이 지하수 허가시설이었던데 반해 지열공 내부에서 지하수를 취수하지 않는 시설로 분류돼 지하수 신고시설로 설치를 가능케한 혁신적인 기술로 평가받고 있다.

 

기존 개방형 지중열교환기는 수중심정펌프가 지열공 내부에 설치돼 운용됨으로써 수중심정펌프 고장 시 이를 인양하기 위한 크레인 이동과 작업자들의 작업공간을 확보하기 위해 항시 도로 주변이나 유휴공간이 넓은 부지에 설치해야 했다. 이로 인해 반드시 건축물의 외부공간에 지열공을 배치해야 하는 한계가 있었다.

 

반밀폐형 ‘지오썸하이브리드’ 기술은 지열공에서 수중심정펌프를 빼내 기계실 내부로 옮기면서 펌프형태도 일반 라인펌프나 볼류트펌프 형태로 변경해 설치되도록 개선해 유지관리가 편리토록 했다.

 

특히 개방형 지열공의 경우 공무너짐(함몰)에 극히 취약한 약점이 있어 공무너짐이 발생하면 해당 지열공은 시설폐쇄를 할 수밖에 없는 치명적인 문제가 있다. 하지만 반밀폐형은 독일 게오힐공법과 환수햇더를 구성한 환경신기술(NET)을 융합시켜 지중환경변화에서도 공무너짐으로부터 보호되며 열교환기능이 상실되지 않는 구조를 갖췄다.

 

또한 기존 개방형 지열공의 치명적인 문제는 운용 중 주변 지중환경변화로 인해 지하수 수위가 수중심정펌프 아래로 내려갈 경우 시설폐쇄를 할 수밖에 없는 심각한 문제가 있었다.

 

반밀폐형 ‘지오썸하이브리드’는 지하수를 지열공 내부에 주입해 순환시키는 형태로 운용돼 근본적으로 지하수 수위 하강이 발생되지 않는다.

 

지앤지테크의 관계자는 “반밀폐형 지오썸하이브리드공법은 지표면과 가까운 표층부 지하수를 차단하고 그 영향을 배제시키기 위해 지표면 아래 50m까지 케이싱을 삽입하고 차수벽을 형성시켜 암반층 지하수만을 순환시키고 있어 수질안정성을 높이고 지하수 수위 변화가 발생하지 않는다”고 밝혔다.

 

 

특허등록된 ‘CIP 케이싱 내 지열공을 구성하는 공법’은 건축과정에서 지하층 건축 시 부지 경계선을 근접시켜 시행하는 CIP를 시공하면서 CIP케이싱 내부에 지열공을 굴착하고 그 내부에 철근배근이 된 그라우팅케이싱을 삽입한 후 CIP케이싱과 그라우팅케이싱 사이에 콘크리트를 타설토록 했다. CIP케이싱은 지열공용 그라우팅케이싱과 타설된 콘크리트에 의해 더욱 보강된 강도로 기존의 CIP기능을 이상없이 보장하게 된다.

 

이번 특허공법 개발로 지열공사 시 지하층에 지열공을 천공할 경우 공사기간이 CIP설치공사와 함께 지열공 천공작업이 동시에 진행할 수 있어 지열공 천공을 위한 별도의 공사기간 설정이 필요없거나 크게 단축시킬 수 있어 공사관리비를 절감할 수 있다.

 

또한 도심지 좁은 건축부지 내 신재생에너지비율 충족을 위해 지열시스템을 반드시 설치하고자 하나 설치부지가 좁아 불가능한 경우에도 특허기술을 적용할 수 있어 신재생에너지 적용 의무비율을 100% 이상 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다.

 

특히 기존 개방형의 경우 시설시 지하수영향조사와 지하수허가를 받아야 하며 매 5년마다 지하수허가를 연장받아 한다. 하지만 반밀폐형인 ‘지오썸하이브리드’의 경우 지하수를 뽑아쓰지 않는 시설로 분류돼 지하수신고시설로 가능해 지하수 수질이나 허가처리 등의 행정부담에서 자유로울 수 있다.

 

지앤지테크의 관계자는 “반밀폐형 지오썸하이브리드 지열시스템이 ‘CIP 케이싱 내 지열공을 구성하는 공법’으로 특허가 등록돼 도심지 지열 적용에 획기적인 기회와 변화를 갖게 될 것”이라며 “특히 서울시의 경우 지열과 수열이 신재생에너지비율을 50%를 충족해야 하는 만큼 개발된 공법이 좁은 건축부지 내에서 해결방안을 제시할 수 있을 것”이라고 밝혔다.