지열에너지, ‘지하’에서 올라온 청정 에너지  

2013년 글로벌 시장 3천억 달러 규모 예상… 국내는 그린홈 중심 부상중

하늘에 ‘태양’이 있다면 지상엔 ‘지열’이 있다.

땅속의 열을 에너지로 전환하여 활용하는 지열에너지 시장이 본격화하고 있다. 특히 자연환경 조건으로 태양광고 함께 효율성이 높은 신재생에너지원으로 각광받고 있다.

지열에너지는 태양 복사열이나 지구 내부의 마그마열이 토양, 지표수, 공기 및 지하수에 저장된 무한 재생에너지를 말한다. 지열의 활용은 열에너지를 직접이용(Direct Use)하는 건물 냉난방용 ‘히트펌프’와 증기를 간접이용(Indirect Use)하여 전력을 생산하는 ‘지열발전’으로 구분한다. 

‘히트펌프’는 2014년 20조원 규모의 시장을 형성하여 보일러 대체기술로 급부상할 것으로 예상됐다. ‘히트펌프’는 1970년대 오일쇼크 이후 본격적인 적용이 시작돼 유럽과 일본에서는 1990년대 후반부터 상용화 됐다.

2001년 미국 환경보호국은 현존하는 냉난방 기술 중에서 지열히트펌프의 효율이 가장 높은 것으로 공인하였으며, 소모되는 에너지 보다 3~4배 많은 에너지를 자연(지열)에서 추출하는 고효율 시스템으로 평가받고 있다. 

농가 지열냉난방시스템 경유대비 70% 에너지절약  

2004년부터 공공기관의 신재생에너지 설비 설치의무화로 인해 건물에 지열을 이용한 냉난방시설을 도입이 늘어나고 있다. 이는 경제적으로도 기존 에너지비용을 60~70%까지 절감할 수 있고 환경적으로도 유해물질을 배출하지 않아 지열은 최소공간에 최대효과를 내는 그린에너지로 인식이 확산되고 있다. 

정부는 그린홈 100만 호 보급사업 등 신재생에너지 주택보급을 적극 추진하기 위해 지난 2009년 5월부터 지열냉난방 전기요금 누진제를 폐지하고 지자체와 함께 시설원예 농가에 설치 보조금을 지급하고 보급 확대에 노력하고 있다.  

용인시는 시설원예를 운영하는 농가 33곳에 9억8,000만원을 들여 에너지절감시설을 지원했다. 특히 지열냉난방시스템은 지난해 시가 시범적으로 농가 한 곳에 설치한 결과 에너지절감 효과가 입증돼 올해 보급농가를 10곳으로 늘렸다. 시는 농가 에너지절감시설의 효과를 경유 사용시에 대비해 분석한 결과 지열냉난방 시스템은 경유대비 70%의 효과가 있다고 밝혔다.  

국내 도시 가운데 녹지비율이 가장 높은 그린시티로 건설되는 세종시는 태양열, 태양광, 지 열 등을 도입, 2020년까지 전체 에너지 소비량의 15%를 공급할 계획이다. 겨울철 눈 녹이는 데에도 톡톡한 효과를 보고 있다. 터널과 공동주택 등지에선 지열을 눈 녹이는 데에 유용하게 사용하고 있다. 스프링 파이프를 땅 표면 바로 밑에 깔아 도로 표면에 쌓인 눈을 녹이고 있다. 

제주도. 포항 등 지열발전소 건립 및 개발 추진 

국내는 제주도에 지열발전소 건립을 추진중에 있다. 현재 한국동서발전과 지열개발 전문기술업체인 이노지오테크놀로지, 그리고 친환경 건설업체인 휴스콘 건설이 2015년까지 5MW 규모의 지열발전소 건립을 추진중이다. 제주도청은 올해부터 본격적인 건립에 들어갈 것이라고 밝혔다. 제주도가 지열발전소에 관심을 갖게 된 것은 제주 혁신도시의 주요 전력 공급원으로 삼을 수 있기 때문. 제주도는 ‘탄소없는 섬’ 정책에 따라 태양광과 풍력 등 신재생에너지를 적극 개발하고 있다. 그러나 태양광과 풍력은 낮과 밤에 따라, 날씨에 따라 발전량이 달라진다. 따라서 혁신도시에 안정적인 전력을 공급하려면 24시간 일정량의 발전이 가능한 지열발전소가 필요하다는 것이다. 

휴스콘 건설은 초기 자금은 국내에서, 중장기 자금은 해외에서 조달한다는 계획이다. 제주도는 이를 계기로 2020년까지 20MW 규모의 지열발전 능력을 갖춰 안정적인 전력을 확보할 예정이다. 그렇게 되면 제주도는 더 전력공급이 원활해지고 싼 가격에 전력공급이 가능해질 전망이다. 

최근에는 포항시가 흥해 성곡리에 지열발전소를 건립하는 MOU를 체결했다. 포항시는 자원에너지탐사개발 전문업체인 넥스지오와 총사업비 500억원(국비 200억, 민자 300억) 규모의 지열발전소 건립을 위한 MOU를 체결했다. 

포항시 북구 흥해읍 성곡리 일대에 건립될 지열발전소는 1.5MW급으로, 1,000여 가구가 동시에 사용할 수 있는 용량이다. 이 사업은 2013년까지 1단계 공사로 지하 3km에서 섭씨 100도 이상의 열원을 확보한다는 방침이다. 또한 2단계에서는 지하5km 내외의 심부 시추를 통해 물을 끌어올려 전기터빈을 돌리는 방식의 심부 지열발전소로서 2015년 준공되며 이후 최대 20MW까지 발전량을 확대할 계획이다. 

한편 대지진으로 원전폭발사고를 겪은 일본에선 원전대신 지열발전을 확대하고 있다. 일본은 전 세계 화산 활동의 10%를 차지하며 온천도 많아 지열에너지를 더 개발할 수 있는 환경을 갖추고 있기 때문이다. 

하지만 활용사례는 미미한 형편이다. 현재 일본에는 18개의 지열발전소가 있고 전체 전력 생산량에서 차지하는 비율이 0.3%에 불과하다. 미국 정책연구소에 따르면 일본이 지열발전을 확대하면 전력공급량을 현재 535MW에서 8만MW까지 늘릴 수 있다. 하지만 지열보급이 쉽지 않은 것은 온천 관광업자들의 반대와 높은 설치비가 걸림돌로 작용하고 있기 때문이다. 

미국은 지열에너지 생산에서 세계 1위의 자리를 지키고 있다. 현재 발전용량은 3,102MW이며 15개주에서 146개 지열발전 프로젝트를 개발중에 있으며 몇 년 안에 지열에너지 생산이 약 3배 정도 증가할 것이라고 미지열에너지협회는 전망한다.