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ⓒ클립아트코리아

 

태양열·태양광 에너지, 풍력에너지 등 이제는 쉽게 접할 수 있는 신재생에너지! 환경친화적이지만, 환경의 영향도 크게 받는데요. 공해도 없고 날씨의 영향도 받지 않으며 어떠한 연료도 필요 없는 신재생에너지가 있을까요? 네! 바로 ‘지열에너지’입니다. ‘지열에너지’는 지구가 가지고 있는 열에너지를 말하는데요. 대량의 열에너지가 지구 내부에 존재하고 있는 만큼 ‘지열에너지’를 활용하는 발전에 관심이 쏟아지고 있습니다. ‘지열에너지’는 정확히 무엇이며, 어디에 활용되고 있는지, 지금 바로 소개합니다.

 

지열에너지란?

지열에너지란 신재생에너지 중 하나로 지구 내부에 존재하는 열에너지입니다. 지구 내부에 있는 방사성 동위원소 붕괴열*과 내부 물질의 열 방출 등이 지열에너지의 근원이죠. 태양열의 약 47%는 지표면을 통해 지하에 저장됩니다. 지표면에서 지하로 갈수록 토양 온도는 높아지는데요. 지하 10km까지 평균 지온 증가율은 약 25~30℃/km로 지표면 가까운 땅속의 온도는 약 10~20℃ 정도이며, 땅속 1~2㎞는 80℃를 유지하고 있습니다. 일정하게 유지되는 열에너지를 냉난방 시스템에 이용하거나 발전에 활용하고 있죠.

 

*방사성 동위원소 붕괴열이란, 지구 내부에 있는 우라늄, 토륨, 칼륨 같은 방사성 동위원소가 붕괴하면서 발생하는 열로 방사성 붕괴는 방사성 원소의 불안정한 원자핵이 입자나 방사선의 방출을 통해 안정한 원자핵으로 변하는 현상입니다.

 

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지열에너지는 깊이에 따라 두 가지로 나누어볼 수 있습니다. 온천과 발전 등에 직접 이용되는 ‘심부지열’과 냉난방, 온수공급 등에 활용되어 대체 에너지원으로 사용하는 ‘천부지열’이 있습니다. ‘심부지열’은 지하 30m부터 수 킬로미터 내에 존재하는 에너지로 40~50℃ 이상의 온도를 유지하는 지열을 말하며, ‘천부지열’은 지표로부터 300m 내에 저장되어 평균 15℃를 유지하는 지열입니다. ‘천부지열’의 경우, 어느 지역이나 무한정 분포되어 있고, 채열도 용이하다는 특징이 있습니다.

 

지열에너지를 활용하는 기술도 ‘직접 이용기술’‘간접 이용기술’로 나누어 볼 수 있는데요. ‘직접 이용기술’은 149℃ 이하의 지열수를 이용하는 것으로 화산활동 지대에서 얻을 수 있는 지열수를 이용하는 방법이며 지역난방, 온실난방 등에 사용합니다. ‘간접 이용기술’은 150℃ 이상의 증기와 지열수를 이용하는 기술로 대부분 지열지대가 아닌 지역에서 지하 수천 m까지 시추하여 지열에너지를 이용하는 방법입니다. 화산과 지진 활동이 활발한 지각판 경계에는 100℃ 이상의 고온 지열지대가 있어 전 세계 지열발전소가 집중해 있습니다.

 

지열에너지의 장점

지열에너지의 장점은 무엇이 있을까요? 지열에너지는 친환경에너지로 각종 유해물질을 배출하지 않습니다. 또한, 지구 내부의 온도는 거의 변하지 않으므로 일정한 온도를 유지할 수 있습니다. 여름에는 높은 온도의 실내에서 열을 흡수하여 지중 열 교환기를 통해 방출하고, 겨울에는 지중으로부터 열을 흡수해 경제적인 냉난방이 가능하죠. 24시간 연속으로 가동할 수 있으므로 설비의 실제 가동률도 뛰어납니다.

 

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우리나라의 지열에너지 발전

우리나라는 활동성 있는 화산은 없지만, 굴착 기술이 발달했습니다. 4∼5㎞ 정도로 구멍을 뚫고 이를 통해 지하에 고압으로 물을 주입하고 빼내는 과정으로 발전을 진행합니다. 이 과정은 지진을 유발할 가능성이 있는데요. 물을 주입하고 빼낼 때 지반이 약한 활성단층이 있으면 지진 발생으로 이어질 수 있죠. 현재 미국 MIT 공대 연구진이 진행하는 마이크로파를 이용한 시추법 개발을 비롯해 지진 유발 가능성을 낮춘 다양한 방법이 연구되고 있습니다.

 

지열에너지는 일정하면서도 안정적입니다. 정확한 양을 측정하기 불가능할 정도로 막대한 규모를 자랑하고 있죠. 이러한 장점들로 대규모 농장이나 주택에 공급하는 에너지로 활용하기도 합니다. ‘스마트팜*’과 ‘에너지 제로 하우스*’가 그 대표적인 사례입니다. 지열연구원에 따르면, 우리나라의 경우 2030년까지 20MW급의 지열발전소들이 전국에 약 10개 정도 건설되어 총 200MW의 지열발전이 가동될 것으로 전망하고 있습니다.

 

지열에너지를 보다 안전하게 활용될 수 있다면, 환경을 지키는 경제적인 에너지가 될 것 같습니다. 지열에너지의 문제점을 보완뿐만 아니라, 사전 지질조사 등을 통해 적합한 부지를 선정하는 것도 중요하겠죠. 지열에너지가 안전한 에너지로 우리 삶에 자리매김하기를 바라봅니다.

 

*스마트팜이란, 정보통신기술을 농업 전반에 접목하여, 작물의 생육 환경을 관리하고 생산 효율성을 높일 수 있는 농장입니다.

*에너지 제로 하우스란, 외부로부터 에너지 공급을 받지 않고 자체적으로 에너지를 생산, 사용하며 내부 에너지 유출을 차단하는 친환경 건축물입니다.

 

 

 


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  • 최원광 2020.11.25 12:52
    지열 에너지라는 것도 있었군요!
    좋은 정보 감사합니다 :)

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