부력 감쇄용 하중부가재 개발

지하수로 인한 부력 막아주고

2관식 지열관 결합 연결재 역할

열교환 용량 최대 6RT까지 가능

스마트태그 기술로 유지관리 수월

공사기간 37%ㆍ공사비용 10% 절감 

딥코일 300 2관식 시공상세도. 지열관 외부에 부착된 하중부가재가 지하수에 의해 지열관이 떠오르지 못하도록 고정한다. /사진: 지앤지테크놀러지 제공

[e대한경제=이계풍 기자] 기존 공법보다 열교환 용량을 2배 이상 끌어올린 지열 기술이 국토교통부의 건설신기술로 인증받았다.

지열 시스템 전문기업인 지앤지테크놀러지(대표 조희남)는 자사 개발의 수직 밀폐형 지열시스템 시공기술이 최근 건설신기술 제929호로 지정됐다고 지난 11일 밝혔다.

정식 명칭은 ‘지열 지중열교환기의 열교환코일관에 하중부가재 설치와 누출센서를 부설한 고심도 수직밀폐형 지열시스템 시공기술(딥코일 300공법)’이다. ‘고심도용 지중 열교환 시스템(제10-0981527호)’ 등 총 7개의 특허기술을 개량한 기술로, 지난 2018년 환경부의 환경신기술(제549호)도 받았다.

신기술은 수직 밀폐형의 지중열교환기를 300ｍ 이상의 고심도에 설치하는 공법이다.

지중열교환기는 일종의 열 저장탱크다. 온도가 높은 낮 시간대 공기를 저장했다가 온도가 내려가는 밤에 방열하여 실내 온도를 높이거나 유지하는 역할을 한다. 공기를 저장하는 수직 밀폐형 지중열교환기의 길이가 길수록 더 많은 열교환용량을 가질 수 있는 구조다.

기존 수직밀폐형 공법의 평균 설치 심도는 150∼200ｍ 정도다. 지하로 천공(구멍을 뚫는 작업)한 뒤 홀 내부로 2관식 ‘U’자형 지열관(지열코일관)을 삽입, 설치한다. 이후 관 안쪽으로 순환매체(부동액)를 주입하여 공사를 마무리한다.

지열관은 물보다 낮은 비중 때문에 지열공 내부의 지하수에 의해 쉽게 떠오른다는 약점이 있다. 그동안 설치 심도가 최대 220ｍ에 머물렀던 이유다.

지앤지테크놀러지는 자체 개발한 부력 감쇄용 하중부가재를 통해 지열관의 최대 설치 심도를 100ｍ 가까이 늘렸다. 지열관 외부에 중량물인 부력 감쇄용 하중부가재를 일정 간격으로 설치함으로써 지하수로 인한 부력에 버티도록 설계했다.

부력 감쇄용 하중부가재는 2개의 2관식 지열관을 결합하는 연결재 역할도 한다. 신기술은 한 차례 천공으로 총 4관의 지열관까지 설치할 수 있다.

지중열교환기의 설치심도 증가와 지열관의 결합은 열교환용량 증대로 이어진다. 기존 공법은 지열공 한 개소당 열교환용량이 3RT(Ton of Refrigeration, 냉동톤)인 반면, 신기술은 최대 6RT의 열교환용량을 확보할 수 있다.

유지관리성을 높이기 위한 스마트태그 기술(누출센서)도 특징이다. 스마트태그 기술은 위치정보가 입력된 RFID 칩을 지열공에 적용하여 원격 관리가 가능토록 돕는 시스템이다.

신기술은 기존 공법보다 30%가량 줄어든 굴착공수 및 부지면적을 통해 시공기간을 최대 37% 정도 단축할 수 있고, 총 공사비는 10%가량 절감할 수 있다.

신기술은 농림수산식품교육 문화정보원이 발주한 ‘농정원 청사 신축공사’, 전북 순창군 미생물산업사업소의 ‘참살이발효마을 조성사업’, 서울시립대의 ‘미래융합관 기계설비공사’ 등 3건의 현장에 시공됐다.

지앤지테크놀러지 관계자는 “한정된 건축부지 면적으로 공사 제약이 많았던 건축물에도 지열시스템을 적용할 수 있게 됐다”며, “신기술은 굴착공수 감소로 인한 온실가스 감축 효과도 있기 때문에 정부의 탄소중립, 그린뉴딜 정책에 들어맞는 친환경 지열 기술”이라고 강조했다.