국내 수자원환경에서 지하수는 지속가능한 수자원활용 측면에서 매우 가치가 높다. 현재 개발 가능량의 약 30% 정도만 이용되고 있다는 점에서 향후 활용 가능성이 크다고 볼 수 있다. 특히 지하수를 이용한 지열 에너지는 영구적 사용이 가능하고 효율성이 높아 타 신재생에너지 설비에 비해 친환경적이라는 장점으로 경쟁력있는 에너지원으로 떠오르고 있다. 그러나 현실은 이를 체계적으로 관리할 수 있는 제도적 기준과 감독, 정보가 부족하다.

이에 지난 5월 7일 이헌승 국회의원실과 K-water는 국회의원회관에서 ‘신재생에너지 전략자원으로서 지하수 활용방안 세미나’를 개최, 각계 각층의 전문가들이 모여 지열에너지의 효율적 활용과 발전 방안에 대해 논의했다. 이날 세미나에서는 ‘지하수 개방형 냉난방 시스템의 활용 가치와 보급 활성화 방안’을 주제로 이강근 서울대 지구환경과학부 교수가 발표했다. 이 교수는 지하수 지열 냉난방의 장단점을 설명하며 지열 냉난방에 대한 국내외 사례를 발표했다.

 

국내 지열 냉난방 시스템 현황
장소 제약이 없음은 물론 이산화탄소·SOx·NOx 배출감소로 친환경적인 지열히트펌프 시스템은 크게 밀폐형과 개방형으로 나뉜다.

지하수 개방형 냉난방 시스템은 풍부한 지하수량을 활용해 50m내외로 천공을 뚫고 지하수 취수를 위한 양수정과 환수를 위한 주입정을 통해 열을 교환하는 방식으로 운용된다. 그렇기 때문에 지하층 중 막대한 지하수가 흐르는 대수층이 필수적이다.

개방형과 마찬가지로 지하수를 열매체로 활용해 지하수 의존도가 높은 SCW(Standing Column well, 준개방형)방식은 500m이상의 천공이 필요하고 단일 정만을 사용한다. 반면 밀폐형은 지중열교환기의 부동액을 열매체로 이용하기 때문에 지하수 의존도가 가장 낮다.

△ 밀폐형 시스템 지열 냉난방 개념도

우리나라에 설치된 지열 냉난방 설비 80%이상이 밀폐형 방식으로 운용되고 있다. 그 이유는 가장 안전하고 시공이 편리하다는 점 때문이다. 반면 SCW를 포함한 개방형 방식은 도입 초기 미숙한 천공 공법과 지하수대 정보 부족, 품질저하 및 사후관리 미흡 등으로 천공 시 대수층 오염이나 열 교환에 따른 지하 생태계의 악영향에 대한 우려가 깊었기 때문이다.

 

그러나 업계 전문가들은 국내 지열에너지·토지 관련 법규의 미숙함이 개방형 시스템 도입 활성화를 더디게 하는 가장 큰 이유라고 주장한다.

이강근 교수는 “개방형은 적은 개수의 관정으로 좁은 공간에도 설치가 용이하고 높은 열효율로 대용량의 에너지를 공급할 수 있어 도심의 상업용 빌딩에 적합하다. 또한 지하수와 수질의 실시간 모니터링이 가능해 신속하고 체계적인 사후관리가 강점”이라며, “적절한 제도개선만 따라주면 개방형의 이점들을 살릴 수 있다”고 강조했다.

모니터링 통한 산업전체 신뢰성 제고 중요

△ 개방형 시스템 지열 냉난방 개념도

김규범 수자원공사 기반시설연구소장을 좌장으로 송윤호 지질자원연구원 본부장, 안근묵 지하수·지열협회 회장, 손옥주 국토교통부 수자원정책과 과장, 송태곤 환경부 토양지하수과 사무관, 김영래 에너지관리공단 신재생에너지보급실장이 참석한 패널토론에서는 효율적인 지열에너지 활용을 위한 논의가 이뤄졌다. 지하수·지열에너지 업계는 우리나라의 풍부한 지하수를 에너지자원으로 적극 이용하고 유사시 수자원으로 활용할 수 있는 ‘개방형 지열냉난방 시스템’을 활성화할 수 있도록 제도 개선을 촉구했다.

 

안근묵 회장은 “우리나라는 건물이나 시설의 에너지 부하와 땅속의 특성상 밀폐·개방·준개방 등 다양한 형태의 시스템이 필요하다”며, “균형 잡힌 발전을 위해서는 지질을 분석할 수 있는 전문가가 있어야 하고, 설비 건설 이후에는 사후관리 차원에서 모니터링을 통해 산업 전체의 신뢰성을 높이는 것이 중요하다”고 말했다.

송윤호 본부장은 “지금까지의 지하수·지열과 관련된 기준과 규제는 지질의 특성을 잘 모르는 사람들이 만들고 통용된 것”이라고 비판하며 “이제 기술, 지식은 충분하다. 정부와 학계 산업계가 의지를 갖고 지침이나 고시 등 현장과 밀접한 법규들의 개선이 필요하다”고 강조했다. 또한 개방형에 대한 시범연구가 산업과 높은 연관성을 갖고 시범연구도 지질과 관계가 많은 연구기관이 담당하는 것이 적합하다고 주장했다.

신재생에너지 문제는 단계적으로 풀어야
김영래 실장은 “신축건물의 경우 70% 이상이 지열을 이용하고 있으나, 개방형 시스템으로 인한 지하수 오염 및 지하수 고갈 등에 대한 우려사항들을 고려하면, 보조금 지급 및 개발차원에서 소극적인 입장을 취할 수밖에 없다”며, “규정과 세부규제를 세심히 다듬는다면 지열이 크게 성장할 것으로 본다”고 말했다.

손옥주 과장은 규제의 중요성을 강조하며 “지하수를 활용한 발전은 수질뿐만 아니라 및 싱크홀과 같은 안전문제가 뒤따르기 때문에 터널굴착·건축공법 등에 대한 총괄적인 관리가 필요하다”고 말했다. 특히 지열발전 확산을 위한 법 규정 개선을 위해 국회 차원의 지원이 필요하다고 전했다.

송태곤 사무관은 지하수·지열에너지에 대한 활용이 확대되는 시점에서 간과할 수 있는 지중환경에 대한 부분을 꼬집으며 “지열발전은 이산화탄소 저감 등 대기환경 개선과 에너지효율적인 부분만 부각되고 있다”며, “히트펌프로 인한 지하수 온도 및 지중 생태계 변화 등을 파악하기 위해 10년 이상의 장기모니터링이 필요하다”고 강조했다. 또한 사업자들에게는 시공과정에서 외부 오염물질이 지하수로 유입되지 않도록 당부했다.

김규범 소장은 토론자들의 의견을 종합한 후 “제도와 기술, 현장에서의 애로사항들을 종합적으로 고려한 정책이 필요한 시기”라며, “신재생에너지 문제는 단계적으로 풀어가야 한다. 지열발전에 대한 전문가 협의체를 만들어 세부지침 등을 만들어 나가는 과정이 필요하다”라고 말했다.

[환경미디어 김한결 기자]

 

[저작권자ⓒ 이미디어. 무단전재-재배포 금지]