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직접교환 지열시스템의 설계개선

전문가 제언: ○ 지구환경 문제에 대한 대응방안의 일환으로 활발하게 확대되고 있는 신재생에너지 중 지열에너지(geothermal energy)는 연중을 통해 일정한 온도수준을 유지하고 기상조건의 영향을 크게 받지 않는 독특한 장점이 있다. 이에 따라 공기조화?냉동 분야에서는 지열 냉난방시스템을 중심으로 지열이용 시스템의 개발 및 도입이 확대되고 있다.

○ 이러한 지열 냉난방시스템에 있어서 초기단계의 시스템은 플라스틱으로 된 폐쇄루프 형태의 배관을 땅 속에 묻거나 물 속에 설치한다. 그리고 배관에 열전달 유체로 주로 동결방지제를 혼합된 물을 순환시켜 지열을 이용한다. 최근에는 더욱 효율적으로 지열을 활용하기 위해 새로운 DX(Direct Exchange, 직접교환)시스템이 개발됐다.

○ DX시스템은 주로 구리 튜브로 구성한 열교환 배관을 땅 속이나 물 속에 설치하고 물과 같은 유체 대신 냉매를 직접 순환시킨다. 이에 따라 종래 방식보다 열교환 단계가 줄고 순환용 펌프도 없어진다. 그리고 열전도가 좋은 구리배관을 사용함에 따라 지중(ground) 배관의 직경과 길이가 축소된다. 따라서 지중공(borehole)의 내경과 깊이도 축소되어 초기 시설비용이 대폭 절약된다.

○ 그러나 개선된 DX시스템도 지중 배관 설치에 소요되는 대지면적을 줄이고 효율을 향상시키기 위한 노력이 필요하다. 따라서 현재 DX시스템을 개선하기 위한 설계방법과 DX시스템의 새로운 용도를 제시하는 이 발명은 시스템의 확대를 위해 매우 유용하게 활용될 수 있다.

○ 이상과 같은 지열 냉난방시스템은 전기절약을 통한 비용절감과 지구환경 문제 대응에 참여하는 측면에서 확대되어야 한다. 이를 위해 이 발명과 같은 설계방법은 지속적으로 발전되어야 한다. 그리고 지열시스템을 더욱 활성화시키기 위해 지열에 관련된 토목 및 천공기술 개발과 함께 지열이용 지원정책과 지열이용에 관련된 지하 및 지하수 이용에 관련된 법규정비도 보다 진척되어야 할 것이다.

저자: EARTH TO AIR SYSTEMS, LLC
자료유형: 특허정보