지열 에너지(Geothermal energy)는 땅속 깊은 곳은 높은 온도의 열원을 에너지로 이용하는 신재생 에너지입니다. 즉, 지구 내부의 열 에너지를 이용하여 냉, 난방 혹은 발전소를 운영할 수 있는 에너지를 지열 에너지라고 부릅니다.
지열 에너지 뜻
지열 에너지(Geothermal energy)란 어원의 뜻은 땅을 의미하는 Geo와 뜨거움을 의미하는 thermal이 합쳐져서 만들어진 의미로 수천 년 전부터 일부 국가에서는 난방 시스템으로 이용되어져 왔습니다.
특정 지역에서는 자연에서 온천이나 간헐천 등의 지열에너지를 관찰할 수 있습니다.
지열 에너지 특징
지열 에너지를 활용하여 발전소를 운영할 만큼의 에너지가 있는 지역은 지리적으로 편중되어 있으며, 대표적으로 불의 고리 지역에서 지열 발전소를 운영할 만큼의 에너지 원을 가지고 있습니다.
지열 발전소를 운영하기 위해서는 지구 표면부터 1.5km ~ 3km 깊이의 열원이 150도 씨 ~ 350도 씨 정도의 물이나 증기를 품고 있는 지역이어야 합니다.
지열에너지의 열원은 크게 저온, 중온, 고온으로 3가지 형태로 구분할 수 있습니다.
- 저온은 100도 씨 이하로 지역 냉난방 또는 온수로 사용할 수 있습니다.
- 중온은 100도 씨 ~ 150도 씨의 열원으로 산업, 가정 등 전기를 생산할 수 있는 분야에 사용됩니다.
- 고온은 150도 씨 이상으로 발전소의 열원으로 사용 가능하며 터빈을 돌려 전기를 직접 생산할 수 있습니다.
이외에도 지열 히트펌프를 이용하는 가정용 냉난방은 깊은 곳까지 내려가지 않기 때문에 간단한 시스템을 구축하여 활용 가능합니다.
또한 지열 에너지를 이용할 수 있는 활용분야는 4가지 정도로 분류할 수 있습니다.
직접사용
대표적으로 온천을 예로 들 수 있으며, 특정 지역에서는 요리, 난방으로 직접 사용할 수 있습니다.
지역난방 시스템
지열을 이용한 지역난방이 잘 되어 있는 지역은 아이슬란드이며, 신재생 에너지 공급 비중이 85% 수준에 육박하며 그중 지열 에너지가 60% 수준입니다. 그만큼 지열 에너지가 풍부하기 때문에 건물 난방 자체를 지열 에너지로 공급할 수 있습니다.
이러한 유사한 지열 히트펌프 기술을 채택하여 주택, 병원, 도서관 등 친환경 건축물에 사용하고 있습니다.
지열 히트펌프
가정에서 지열 히트펌프를 이용할 수 있는 예를 들면 땅속 3~5m 깊이의 지하는 대부분 10~15도 씨 정도를 유지합니다. 이러한 원리를 이용해서 여름에는 시원한 공기를 이용해 냉방을 하고 겨울에는 따뜻한 공기를 이용해 난방을 하는 간단한 원리입니다.
그 과정에서 히트펌프를 이용해서 지하이 공기를 강제 순한하는 기술입니다.
지열 발전소
지열 에너지를 이용하여 발전을 하기 위해서는 고온의 열원이 필요합니다. 지열 발전의 원리는 땅속 깊은 속의 고온의 열원에 직접 파공하여 뜨거운 물이나 증기를 지구 표면까지 끌어올린 다음 터빈을 돌림으로써 전기를 생산하는 원리입니다.
일반적으로 지열발전소는 3가지 형태의 기술로 나뉘며 증기를 직접 사용하여 터빈을 돌리는 건식 증기 발전소, 고온의 물을 증기로 변환 후 터빈을 돌리고 식은 증기는 물로 변환되어 다시 땅속으로 재사용되는 재증발 증기 발전소, 고온의 물을 제 2의 작동유체를 데워 증기를 만들어 터빈을 돌리는 이중 사이클 발전소로 구분할 수 있습니다.
지열 에너지의 장점과 단점
지열 에너지는 주택의 난방부터 발전소에 이르기까지 지속가능한 에너지원으로 활용 가능합니다. 특히 온실가스를 배출하지 않으며 간단한 시스템 구성으로 건물의 냉, 난방으로 사용할 수 있는 에너지입니다.
다만, 표면을 파공해야 하기 때문에 지하수 오염에 우려가 있으며, 지반이 약해질 수 있습니다.
| 장점 | 단점 |
| 터빈작동을 위한 추가 연료가 필요 없습니다. | 큰 지열 에너지원은 지역적 편중이 심합니다. |
| 화석연료에 비해 최대 80% 저렴합니다. | 탐사, 시추 등의 초기비용이 높습니다. |
| 365일 지속가능한 에너지입니다. | 파공 시 지하 환경을 훼손할 수 있습니다. |
| 자연환경에 의존하지 않는 안정적인 에너지입니다. | |
| 온실가스를 배출하지 않습니다. | |
| 지하는 모든 나라의 고유의 자원입니다. |