최덕광 <원자력학 박사>


커네티컷(CT)정부는 장기 에너지수급정책을 마련했고 5번의 공청회를 거쳐 금년 말까지 기타의견을 수렴한다. 앞으로 CT에 싸고 청정하고 믿을수 있는 에너지원 개발과 공급에의 길잡이로 마련한 정책들이라 재정적인 뒷받침이 있다면 호응도 좋으리라 생각된다.

대체로 석탄과 기름 사용을 억제하고 천연이나 세일가스등 수소 함량이 많은 화석연료, 풍력 태양열 연료전지 또 다른 잡다한 재생에너지원을 적극 장려한다는 것이다. 건물의 난냉방과 전력기기들의 효율을 더 높히고 액화가스나 축전지를 대종의 교통수단 동력원으로 사용하며 송배전의 전력망도 개선하고 소규모의 독립된 전력망(micro-grid)의 시도도 포함된다.

약 900마일의 새 가스관을 설치해 30만 대소 건물에 신규 공급하며 가스연소기기, 보일러, 레인지등의 설치에 소요되는 약 55억달러의 기금을 자본시장을 통해 마련한다. 불과 3%인 재생에너지원을 8년안으로 무려 20%나 늘리며 새 “녹색은행(Green Bank)”을 세워 이에 필요한 초기투자비를 지원한다는 것이다. 에너지비용의 절약분으로 10년안에 은행대출의 투자액 원리금을 상환할 수 있다고도 계산한다.
그 잡다한 재생에너지원 중에는 경관도 해치지 않고 효율과 안정성은 무척 좋으나 상당한 초기투자비가 들어 한동안 머뭇하던 지열도 포함된다. 증기나 온천등의 뜨거운 분출열이 아니고 7,8ft 땅밑이나 우물 등에 연중 유지되는 약 55°F 속의 열을 지칭하며 이를 이용해 에너지 비용을 흭기적으로 줄여보자는 것이다.
여러 방법으로 이 항온의 지열을 이용할 수 있다. 공장등의 대형건물에는 간단히 땅속에 송풍관을 매설하고 열교환으로 미지근해진 공기를 실내로 주입해 난냉방, 환기도 한다. 상용건물과 가옥등에는 소위 열펌프(heat pump)를 이용해 땅속의 열을 퍼 올려 난방과 온수도 하고, 더운 실내의 열을 땅속으로 발산시켜 냉방도 한다. 열펌프는 열을 생산하는 게 아니고 자연적인 흐름의 반대방향으로 열을 공급한다. 땅을 이용하면 이 펌프로 소모되는 전력의 3,4배까지 높은 가용열을 생산하게 된다.

땅속에 충분히 긴 폴리에틸렌 파이프를 수평이나 수직으로 매설하고 순환하는 물을 지열로 데우거나 식힌 다음 이 물의 열을 냉매액(refrigerant)에 다시 전달시킨다. 난방시는 데워진 기체상태의 냉매액이 콤프레서에서 압축되고 약 170°F로 과열된다. 이를 코일식 열교환기에 보내 송풍기나 베이스보드로 이 열을 실내로 주입한다. 코일에서 식혀진 냉매액은 팽창밸브를 지나며 40°F 정도로 차지고 다시 물과의 열교환을 한다. 냉방시는 콤프레서에서 뜨거워진 냉매액 기체는 순환하는 물을 데우고 팽창밸브를 지나면서 차게 된다. 차거워진 코일속의 냉매액은 통풍기로 더운 외부 공기를 식혀 실내로 보내고 다시 기체로 변해 콤프레서로 들어간다. 팽창밸브로 냉매액의 방향을 바꿔주면 난냉방의 겸용이 가능하게 된다.

단독주택이 36000btu/hr (3ton정도)의 난냉방 열을 쓴다면 약 1000ft, 1.5in-파이프가 필요할듯 하다. 설치비가 2만여달러 들테지만 세금 감면과 저리융자도 있게 된다. 에너지비용의 절감액이 커서 7년정도면 설치비도 상각 될듯하니 수명 30년간의 수익은 상당하다. 작은 3kw짜리 발전기 한대만 있으면 덥고 추운 날에도 외부의 전력이나 기름 공급 없이도 생활에 불편이 없을듯 하다. 파이프를 깔수있는 부지가 확보 된다면 실용효과가 월등 하고 항상 준비된 이 지열을 이용하는 것도 스마트한 선택이라 본다.