대한기계설비산업연구원

「집단주거시설의  고밀도 대용량 지열시스템 실현」에 함께하다!

대성히트펌프 주관으로 티이엔, 원건설 등 함께 ‘수주지열형 기술’ 과제 수행 

대한기계설비산업연구원은 한국에너지기술평가원에서 기획·공고한 ‘집단주거시설의 고밀도 대용량 지열시스템 실현을 위한 수주지열형(SCW) 기술개발’ 과제를 수주하였다고 전했다. 

이번 과제는 대성히트펌프(주) 주관기관으로 티이엔, 원건설, 한밭대학교 산학협력단, 동국대학교 산학협력단과 함께 2016년 12월부터 3년간 진행하게 된다.

최근 서울시 고시(2015-217호)에 따라 신규 민간부분 신규건축물 에너지사용량이 일정량 신재생에너지 설치사용이 의무화되었으며 서울에 40여개소 대규모 집단주거시설이 재건축 확정 및 진행되고 있다. 

뿐만아니라 일정 규모 이상의 신축 건축물 또는 집단에너지 등 열공급사업자를 대상으로 일정 비율 이상의 신재생 열에너지를 의무적으로 공급하도록 하는 제도인 RHO(Renewable Heat Obligation) 제도 시행을 앞두고 있는 시점이다.

에너지 효율이 뛰어난 수주지열정 지열 냉난방 시스템은 신재생에너지 원 중에서 공급 규모가 가장 큰 시스템으로서 서울시 고시(2015-217호)와 RHO 제도 추진방안에 따라 도심지내 집단주거시설 적용 시장은 크게 증가할 것으로 예상되고 있다. 

지열에너지는 신재생에너지 중에서 건물의 냉난방 열원으로 직접 사용이 가능하고, 가장 경제성이 높은 것으로 평가받는 기술이다. 건물냉난방을 위한 지중 에너지를 취득하는 방식은 크게 두 가지로 구분할 수 있는데, 150~200m 깊이의 홀에 두 개의 파이프를 넣고 파이프 내부를 흐르는 유체와 지중과의 간접 열교환을 이용하는 밀폐형 방식과, 400~500m 깊이의 홀에 고인 지하수를 심정펌프를 이용하여 직접 순환시켜 대류열전달에 의해 보다 효과적으로 지중 에너지를 얻을 수 있는 개방형 방식이 그것이다. 

이중 밀폐형 방식은 현재까지 국내에서 개발된 역사가 100여년 이상으로 길고, 많은 연구과 검증이 이루어진 기술이다. 그러나 국내와 같은 고밀도 개발이 이루어지는 도심에서 대용량의 밀폐형 지중열교환기를 설치할 경우 공간 제약이 따르기 때문에, 지열 냉난방 시스템을 제대로 활용하지 못하는 일이 발생할 수 있다. 

이에 반해 개방형 시스템은 천공개수가 적고, 공간의 활용도가 우수하기 때문에 초기 설치비면에서 유리할 뿐만 아니라, 대상 지역의 수리지질 조건이 양호할 경우 에너지 절감효과를 더욱 높일 수 있다. 

최근 들어 개방형 지열 냉난방 시스템에 대한 인식이 바뀌고 있고, 적용 사례가 증가됨에 따라, 좁은 부지에서 대용량의 지열원을 확보할 수 있는 방안에 대한 보다 정밀한 검증과 국내 여건에 맞는 공법 개발이 필요하다. 따라서 협소한 천공부지에 따른 지중열교환기의 고밀도화와 수주지열정 지중설비의 신뢰성 확보 기술 등이 우선적으로 필요한 시점이다.

이번 과제는 개방형 지중열교환기를 갖춘 지열 시스템을 이용하여 아파트, 주상복합 등 집단주거시설(공동주택)의 전세대에 냉난방에너지를 공급하는 기술을 개발하는 것이 최종 목표이며, 집단주거시설 전세대 냉난방 열공급을 위한 수주지열정 냉난방 시스템 설계 및 시공기술 개발, 수주지열정 열원 및 설비 신뢰성 확보 기술 개발, 고밀도 대용량 수주지열정 실증사이트 구축 및 ICT 융합 최적운용기술 개발과 경제성 분석 모델 및 수요자 기반 비즈니스 모델을 구축하는 것이 목표이다.

이러한 목표 중 대한기계설비산업연구원은 ‘집단 주거지의 고층화 수준, 소요면적, 대지 활용 방법, 건물 형태 분석조사’ 및 ‘최적의 지열 에너지 공급을 위한 표준적 건설 특성 자료 분석 및 지열 표준 시공 요소 도출을 위한 건설 특징 DB화’ 와 같이 개방형 지열시스템의 안정적인 보급 확산에 기여하기 위한 연구 주제를 맡았다. 

연구원 관계자는 “대한기계설비산업연구원은 2015년 국토교통부(국토교통과학기술진흥원) R&D 사업 2건에 이어 2016년 산업통상자원부(에너지기술평가원) R&D 사업을 수행하게 되어 대외적인 연구수행 능력을 확인하고 평가받을 수 있는 계기가 또 한번 마련되었다.”고 전했다.

기계설비산업의 지속가능한 성장을 통해 국가발전을 견인하기 위하여 국토교통부로부터 설립허가를 받은 기계설비분야의 유일한 전문 연구기관인 대한기계설비산업연구원에서 2017년도에 수행할 과제는 ‘건축물 단위면적당 냉난방 열량 기준 연구 Ⅰ’, ‘기계설비공사 분리발주 활성화를 위한 효과 분석’, ‘공공공사 기계설비공사 공사원가 구성 분석’, ‘기계설비건설업 동향 분석’ 등 총 6건이다.