지열에너지와 건설 산업의 관계

지열에너지와 건설 산업은 샴쌍둥이 (Siamese twins)에 비유될 수 있다. 새로운 지열에너지 난방시스템은 인간의 주거, 생활, 근무환경과의 지능형 결합을 통해서만 성공적으로 도입될 수 있기 때문이다. 특히, 단독/소규모 다세대 주택(single-family/smaller multi-family dwellings), 초고층 (highrise construction), 대규모 주택 및 상업용 빌딩 (larger residential and commercial buildings), 다용도 공공건물 (multifaceted spectrum of public buildings)의 4개 분야는 건설 산업에서 지열에너지 기술을 효과적으로 도입할 수 있는 응용분야라고 할 수 있다. 지열에너지 기술의 발전은 향후 건설 산업 (건설자재 및 관련 서비스 부문 포함)에 새로운 기회와 큰 경제적 파급효과를 창출할 것이라 전망된다.

지열에너지의 특징

전 세계적으로 기후변화와 에너지 부족 사태에 대응하기 위한 새로운 해법의 필요성이 제기되고 있는 가운데 지열에너지 (geothermal energy)가 하나의 대안으로서 주목을 받고 있다. 지난 수년간의 연구개발을 통해 그 동안 과소평가 되어 있던 지열에너지의 경쟁력이 화석연료 (fossil-based fuel sources)에 대응할만한 수준으로 향상되었고, 특히, 독일에서는 몇 년 이내로 새로운 지열에너지 난방시스템이 기존의 석유․가스 기반의 난방시스템보다 높은 가격 경쟁력을 가질 것으로 전망된다.

지열에너지는 다음과 같은 장점을 가진다. 첫째, 재생 가능한 에너지이다. 바이오 에너지와 달리 사용된 지열에너지를 인간이 직접 재생할 수는 없지만, 지각내부의 방사성 동위원소 붕괴를 통한 자연적인 재생이 가능하다. 둘째, 에너지 사용에 의해 발생되는 탄소의 양이 전혀 없는 탄소중립 상태이다. 이러한 특성은 지구온난화 속도를 늦추기 위해 필요한 화석연료의 대체수단으로서 지열에너지가 가지는 장점이며, 향후 탄소 배출권에 대한 정책이 시행되어 탄소 배출권의 가격이 올라갈 경우 지열에너지가 더 높은 가격 경쟁력을 가질 것으로 전망하는 중요한 근거가 된다. 셋째, 지열에너지 사용을 통해 석유․가스․석탄 등 화석연료의 수입을 절감할 수 있다. 넷째, 타 신재생에너지 (태양광, 풍력, 바이오 등)들과 비교하여 상대적으로 전력의 베이스부화 (baseload) 요구조건을 충족하기에 적합하며, 경관훼손, 소음, 악취 등의 환경적 문제를 발생시키지 않는다. 마지막으로 새로운 기술의 발전과 지열에너지 보급을 위한 정책적 공조 (예, 지열에너지 난방을 새로운 건축물 설계시 필수 요구조건으로 포함)에 의해 지열에너지의 경쟁력이 지속적으로 향상되고 있다.

지열에너지의 사용은 크게 직접적 사용과 간접적 사용으로 분류된다. 직접적 사용은 주로 난방 시스템의 가동을 위한 에너지원과 관련된다. 천부 지각에 존재하는 열수 자체가 에너지원으로 직접 사용되며, 천부 지각의 에너지를 효과적으로 추출하기 위해 geothermal collectors, geothermal probes, geothermal baskets 등의 다양한 장치들이 활용되고 있다. 또한, 여름철 냉방시스템의 가동, 겨울철 도로, 교량, 철도의 결빙 방지를 위한 시설의 에너지원으로 사용되기도 한다. 지열에너지의 간접적 사용은 주로 전력생산과 관련된다. 주로 화산활동 지역에서 400m 이하에 존재하는 100도 이상의 심부 열수를 사용하여 전력생산을 수행하며, 비화산활동 지역에서는 지각의 심부 시추를 통해 심부 열수를 활용하기도 한다.

독일의 사례와 경제적 파급효과

독일의 지열에너지 매장량은 약 1,200,000EJ로 평가된다. 1000년 동안 1200EJ의 전력 (현재 독일의 연간 에너지 소비량의 85배)을 공급할 수 있는 양이다. South German Molasse Basin, Upper Rhine Valley, North German Basin 등 광범위한 지역에 경제성 있는 열수 부존대가 존재하고 있다. 지열에너지의 분포가 광범위하기 때문에 지열에너지 개발은 Energy Sources Act (EEG), Renewable Energies Heating Act (EEWärmeG) 등 주정부 및 연방정부의 법률에 따라 시행된다. 현재 독일에서는 가정용 지열에너지 난방시스템의 설치비용이 약 18,000EUR로 석유(12,550EUR), 가스(8,800EUR) 난방시스템에 비해 다소 비싸지만, 연간 운영비는 680EUR/year 정도로 석유(2,000EUR/year), 가스(1,720EUR/year)에 비해 가격경쟁력을 가지고 있다. 연간 6%의 금리를 가정할 때, 지열에너지 난방시스템 설치비용의 회수기간은 석유 난방시스템과 비교할 때 5년, 가스 나방시스템과 비교할 때 13년으로 산출된다. 독일 정부는 지열에너지 난방시스템을 사용하는 건물의 용적을 2030년까지 EUR 25 bn으로 확대할 계획이다.

독일의 연구기간인 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Wuerttemberg (ZSW)는 지열에너지 시스템 설치와 관련해 2008년 독일 건설 산업에서 발생한 거래총액을 EUR 1,100 m로 추산했다. 지열에너지 기술이 건설 산업분야에 큰 경제적 파급효과를 창출하고 있음을 알 수 있다. 뿐만 아니라 지열에너지 난방시스템의 설계와 관련한 새로운 컨설팅 서비스 시장을 창출하고 있으며, 심부 geothermal probes 설치시 필요한 채움재의 수요를 발생시켜 건설자재 산업에도 영향을 주고 있다.

▣ 원문제목 : Geothermal energy: construction industry a beneficiary of climate change and energy scarcity