지열에너지의 환경성 평가 및 환경친화적...

지열에너지의 환경성 평가 및 환경친화적 이용방안

녹색성장연구 2012-07

이희선∣안세웅∣현윤정∣김윤승∣조공장

연구진

연구책임자 이희선 (한국환경정책･평가연구원 선임연구위원)

참여연구원 안세웅 (한국환경정책･평가연구원 연구원)

현윤정 (한국환경정책･평가연구원 부연구위원)

김윤승 (한국환경정책･평가연구원 부연구위원)

조공장 (한국환경정책･평가연구원 연구위원)

연구자문위원

김동진 (환경부 국토환경정책과장)

김형수 (중원대학교 에너지환경공학부 교수)

박영민 (한국환경정책･평가연구원 연구위원)

송윤호 (한국지질자원연구원 지열자원연구부 책임연구원)

이근상 (한양대학교 자원환경공학과 교수)

이수재 (한국환경정책･평가연구원 연구위원)

이진용 (강원대학교 지질학과 교수)

장기창 (한국에너지기술연구원 글로벌신재생에너지연구센터 책임연구원)

주현수 (한국환경정책･평가연구원 연구위원)

ⓒ 2012 한국환경정책･평가연구원

발행인 이병욱

발행처 한국환경정책･평가연구원

서울특별시 은평구 진흥로 215 (우편번호) 122-706

전화 02) 380-7777 팩스 02) 380-7799

http://www.kei.re.kr

인쇄 2012년 12월 26일

발행 2012년 12월 31일

출판등록 제17-254호

ISBN 978-89-8464-656-8 93530

값 9,000원

서 언

최근 국제사회에서 기후변화와 에너지 안보 문제가 심각하게 두되면서 신재생에너지의 개발

과 보급은 중요한 공통 관심사로 크게 부각되고 있습니다. 특히 지열에너지는 태양광, 풍력 등의

많은 신재생에너지 기술과는 달리 연중 지속적이고 안정적으로 에너지를 공급함으로써 기저부하

를 담당할 수 있다는 가장 큰 장점이 있습니다. 이에 따라 미국, 일본 및 유럽 선진국들뿐만

아니라 지리적으로 지열에너지 개발에 유리한 필리핀, 인도네시아 등에서도 연구와 보급에 적극적

으로 나서고 있는 실정입니다. 우리나라의 지열에너지 보급은 다른 선진국들에 비해 출발은 다소

늦으나 최근 정부의 다양한 지원사업에 힘입어 보급이 폭발적으로 증가하고 있어 국가 에너지

안보 확립에 큰 기여를 할 것으로 기 되고 있습니다.

모든 신재생에너지가 그러하듯, 지열에너지 역시 환경을 생각하여 개발되고 보급하는

기술인 만큼 환경친화적이고 지속가능하도록 하는 것이 무엇보다 중요합니다. 이러한

관점에서 본 연구는 지열에너지의 환경성을 분석하고 환경친화적인 보급 확 방안을

도출함으로써 지속가능한 개발이 이루어질 수 있도록 정책적 추진방안을 제시하고자

수행되었습니다. 본 연구의 결과가 지열에너지의 환경친화적이고 지속가능한 이용에 의

미 있게 활용되기를 기 합니다.

본 연구의 내용은 본 연구원의 공식 견해가 아닌 연구자 개인의 견해임을 밝혀드립니다.

2012년 12월

한국환경정책･평가연구원

원장 이 병 욱

국문요약

본 연구는 지열에너지 개발 및 이용에 따른 환경적 영향을 분석하고, 사업계획, 설치,

운영 및 폐쇄 과정에서 나타나는 환경적 문제점 및 제도적 문제점들을 분석하여 개선방안

을 모색함으로써 지열에너지의 환경친화적인 개발과 이용 확 를 위한 정책적 추진 방향

을 제시하고자 수행되었다. 지열에너지는 저온의 열수를 난방·급탕 등에 직접 이용하거나

지하의 연중 일정하게 유지되는 온도를 냉난방 등에 활용하는 천부지열 이용과 고온

열수를 이용하여 전력을 생산하는 심부지열 이용으로 나뉘는데, 각각에 따라 적용되는

기술·환경적 문제점 등이 상이하게 다르므로 이를 구분하여 연구를 수행하였다. 연구의

결과로서 천부지열 이용 부문에서는 환경관리지침 개선, 전문인력 참여방안, 이력관리

도입, 지열공 시공비 현실화를 제시하였으며, 심부지열이용 부문에서는 관련 법규의 제정

방향과 신재생에너지 의무할당제도의 적용 및 개발 리스크 지원제도 운영을 제시하였다.

지열에너지 잠재량은 향후 우리나라의 지열에너지 보급 목표 및 정책추진 방향을 설정

하는 데 중요한 기초자료이다. 심부지열에너지 잠재량에 한 연구결과는 기존 선행연구

를 통하여 많이 나타나며, 2011년 EGS(Enhanced Geothermal System) 발전기술을 기반

으로 산정한 바에 따르면 기술적 잠재량은 약 19.6GW이다. 한편 천부지열 잠재량의 경우

아직까지 우리나라에서 조사연구가 수행된 바 없으므로 본 연구에서 문헌조사를 바탕으

로 산정하였고, 그 결과 지열히트펌프의 이용가능 잠재량은 약 9.2Mtoe인 것으로 나타났

다. EGS 발전기술에 의한 심부지열 잠재량(연간 설비이용률 80% 적용)과 지열히트펌프에

의한 천부지열 잠재량의 총합은 20,988ktoe로, 이는 2030년 지열에너지 보급 목표

1,261ktoe의 약 17배 수준이다. 실제 지열에너지를 이용하기 위해서는 경제적 타당성,

지속 가능성 등이 추가적으로 고려되어야 하는 만큼, 지열에너지 자원을 효율적이고 환경

친화적이며 지속가능하게 사용하는 것이 무엇보다 중요할 것으로 판단된다.

지열히트펌프 이용에 따라 나타나는 환경적 영향으로는 천공과정 및 지열공의 부실관

리에 따른 오염물질 유입, 히트펌프 냉매 누출, 지중열교환 루프에서의 열교환 유체 누출,

그라우팅 물질에 의한 영향, 지하수온 변화에 따른 지하수 화학 및 미생물 변화, 재주입

지하수에 의한 수질오염, 지하수 사용에 따른 지반침하 및 수량변화, 사후 열교환 유체의

부적절한 방치, 소음·진동의 발생 등이 있다. 한편 활용한 지하수를 배출하는 완전개방형

시스템의 경우 배출수에 의해 주변 지표수의 온도변화를 야기할 가능성도 있다. 이와

같은 문제는 기술적으로 해결 가능하거나 관리를 통하여 제어가 가능하나, 문제 발생

시에는 토양 및 지하수 등에 직접적으로 영향을 미쳐 오염이 누적되고 일단 오염이 되면

장기간 지속될 수 있으며 복원이 어려운 만큼 설치에서부터 폐쇄 이후까지의 환경관리가

매우 중요할 것으로 판단된다.

심부지열 개발 및 이용에 따라 나타나는 환경적 영향으로는 온배수의 배출에 따른

주변 지표수 또는 해수온도의 상승에 따른 영향, 굴착, 진입도로, 플랜트 건설과정에서

주변 지형, 경관 및 생태계 훼손, 열수나 증기에 함유된 유해성분 배출 및 기오염, 열수

내 포함된 유해물질에 의한 주변 수역 오염, 열수 배출 및 재주입 과정에서의 미소진동

발생(EGS의 경우 인공 저류층 생성으로 인한 미소진동 발생), 다량의 지하수(열수) 사용

에 따른 지반침하 발생 등이 있다. 그러나 환경적 영향의 정도나 발생 가능성은 화석연료

를 사용하는 발전소뿐만 아니라 다른 신재생에너지 설비에 비해서도 매우 낮은 수준으로

나타난다. 또한 우리나라에서 적용 가능한 Binary 방식 또는 EGS 방식은 폐쇄형 시스템이

므로 오염물질의 외부 배출에 의한 환경적 문제가 나타날 가능성은 매우 낮으며, EGS

적용에 의한 미소진동 발생도 사전의 철저한 지질학적 검토를 통하여 제어 및 관리가

가능한 것으로 평가되고 있다.

천부지열의 개발과 이용 과정에서 나타나는 문제점으로는, 우선 지나치게 낮게 책정된 지열공

시공비용 문제가 있다. 민간기업의 견적 사례를 분석한 바에 따르면, 개방형 지열공의 굴착에

소요되는 비용은 공정이 유사한 지하수를 개발하는 비용의 약 47.5% 수준이며, 이는 국가 등

공공기관의 지하수 개발사업에서 책정되는 비용의 약 25.2%에 불과하다. 밀폐형 지열공의 경우

이보다 더욱 낮은 가격으로 시공되고 있는데, 민간사업의 경우 공정이 유사한 일반 시추 비용의

7.8%, 국가 등 공공기관의 경우에도 12.8%에 불과한 것으로 나타난다. 이와 같은 지나치게 낮은

시공 단가는 지반굴착 분야에서 경제활동을 하는 업체의 도산과 어려움을 야기하게 되며, 궁극적으

로는 지열 시설의 부실시공과 불량자재의 사용 등에 따른 토양 및 지하수의 오염을 초래할 수

있다.

또한 환경친화적 이용을 위하여 현행 지침의 개선과 보완이 요구된다. 현재 지열히트펌

프 시스템과 관련하여 운영되고 있는 지침은 에너지관리공단의 「신재생에너지 설비의

지원 등에 관한 기준 및 지침」과 환경부의 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리

요령」이 있으나, 두 지침의 성격상 민간사업을 상으로 환경적 영향을 고려하여 이에

적합한 조치를 취하도록 규제할 수 없으며, 정부사업을 상으로도 폐쇄 및 사후관리

단계에서 적합한 환경관리조치를 취하도록 규제할 수 없다. 또한 두 지침간에도 언급하고

있는 세부내용에 차이가 나타나고 있어 지침간 통일성이 요구된다.

심부지열을 개발하고 이용함에 있어 가장 큰 문제는 심부지열자원에 한 정의, 자원의 성격,

자원의 소유, 탐사 및 개발 권한, 절차, 사업자의 의무와 권리 등에 한 법적 근거가 마련되어

있지 않다는 점이다. 심부지열자원은 지하에 매장되어 있는 광물자원의 특성과 유사한 점이 많으므

로 해당 지열자원에 한 권리가 명확하지 않을 경우 국가와 사업자, 사업자와 토지소유

주, 국가와 토지소유주 간의 권리분쟁이 발생하게 되며, 무분별한 난개발로 이어질 가능성

이 높다.

또한 심부지열의 이용과 개발을 위한 지원제도의 마련도 요구된다. 지열발전은 지하

심부 깊숙이 위치한 에너지원을 활용하므로 초기 투자비용이 높다. 특히 열수발전용 지열

자원의 부존이 확인되지 않는 우리나라에서 적용가능한 발전시스템인 EGS의 경우 초기

투자비용뿐만 아니라 시설 운영비용도 다른 설비들에 비해 높아 독립적인 설비로는 경제

성을 갖추기는 어려운 실정이다. 한편 심부지하의 상태와 변화를 완벽히 조사·예측하는

것이 불가능하므로 그만큼 시추공 붕괴나 공내 사고 등으로 인한 시추 실패위험 확률이

높다. 또한 시추에 성공하더라도 충분한 유량을 확보하기 어려운 상태일 경우 생산성이

떨어지게 되어 손실이 불가피하다. 이에 따라 심부지열발전을 활용하고 있는 국가들에서

는 발전차액지원제도나 초기 리스크 관리를 위한 지원제도를 운영하고 있으나, 아직까지

우리나라에는 이러한 지원 책이 마련되고 있지 않다.

천부지열의 환경친화적 이용과 보급 활성화를 위하여 먼저 지열공 굴착 및 지하부

설비 시공비용을 현실화할 필요성이 있다. 최소한 개방형 지열시스템은 정부 설계기준에

의한 지하수 개발비용과, 밀폐형의 경우 시추비용에 준하는 설계기준이 적용되어야 하며,

품셈 역시 이에 준하도록 설정되어야 한다. 나아가 설계기준에 국내 지침에서 제시하고

있는 환경관리를 위한 항목들을 검토하여 추가하고 이에 상응하는 품셈을 추가적으로

적용함으로써 환경친화적인 시공이 이루어지도록 하며, 지열시스템 설치와 지열공 굴착

부문을 분리 발주하여 하도급에 재하도급으로 인해 시공비용이 감액되는 것을 차단하는

방안도 검토되어야 한다.

한편 국내에 적용되고 있는 모든 사업과 기술을 상으로 하고, 각 기술적 특성에 따라

환경적 영향을 세부적으로 검토하여 사업자로 하여금 개발·이용 시 고려토록 하는 환경관

리지침이 반드시 필요하다. 현재 운영되고 있는 에너지관리공단의 「신재생에너지 설비

의 지원 등에 관한 기준 및 지침」과 환경부의 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관

리요령」을 상호 보완하고 개선함으로써 종합적이고 실행력을 갖춘 지침이 마련될 수

있을 것으로 판단된다.

또한 향후 천부지열설비의 환경관리를 위하여 이력관리제의 도입을 검토할 필요가

있다. 현재의 보급 현황에 미루어 볼 때, 2030년 보급목표 달성 시점을 기준으로 설치에서

부터 폐쇄에 이르기까지 환경관리가 요구되는 지열공 약 66만 개와, 설치된 지열시스템이

폐쇄된 후 토지이용에 일정 부분 제약이 발생하는 부지 약 28km2가 전국적으로 분산되어

존재하게 된다. 그러나 현재의 신고·허가 체계에 의한 정보관리로는 향후 천부지열설비의

환경관리가 어려우므로, 사업자로 하여금 지열시스템의 기본정보 및 환경관리에 필요한

정보들을 공통의 양식에 따라 기록·유지하고, 신고 또는 허가 시 설계도와 함께 승인기관

에 제출토록 하며 전업 및 폐업 시에도 승인기관에서 관리할 수 있도록 모든 기록을

인계하도록 하며, 이러한 정보들을 통합적으로 일괄 관리 할 수 있도록 해야 한다. 이력관

리는 사업 허가심의와는 별개로 운영되어야 하며, 모든 천부지열 설비사업을 상으로

신고의무를 부여해야 한다.

국내 심부지열자원의 개발과 이용을 위하여 가장 우선적으로 지열자원의 소유권한에 한 법적

명시와 심부지열에너지를 탐사하고 개발하는데 필요한 절차와 사업자의 의무, 권리 등에

한 법 체계가 확립되어야 한다. 심부지열자원은 지하자원의 개념으로 해석하는 것이

타당하며, 공공자산인 법정 광물로 포함하여야 한다. 이러한 관점을 기초하여 기존의

광업법을 개정함으로써 해당 법률 안에서 지열자원에 한 소유권을 국가가 갖도록 규정

하고, 탐사권과 개발권 허가 체제를 마련함으로써 토지소유권과의 권리 관계를 명확히

해야 한다. 이와 함께 개발권 부여에 앞서 환경영향평가 절차가 이행되어야 하며, 이를

위하여 심부지열 개발에 적합한 환경영향평가 기법의 개발이 필요하다.

또한 심부지열자원의 보급 활성화를 위하여 제도적 지원방안의 마련이 필요하다. 먼저

현재 우리나라에서 시행 중인 RPS 제도 내에 지열발전을 포함시키도록 해야 하며, 기술수

준과 경제성, 환경성 등을 종합적으로 고려하여 타당한 수준의 공급인증서 가중치가 설정

되도록 하는 논의가 시작되어야 한다. 또한 이와 별개로 시추비용의 일부를 지원하고,

경제성 있는 지열원을 발견하지 못했을 경우에는 투자금 상환의무를 완화시켜 줄 수

있는 지원 정책을 운영함으로써 사업자의 초기 개발 리스크를 줄여주는 방안도 필요하다.

주제어: 지열에너지, 지열히트펌프, 지열발전, 환경친화적 이용, 보급 활성화

제1장 서 론 ·························································································································1

1. 연구의 목적과 필요성 ···································································································2

2. 연구의 내용 및 범위 ····································································································4

제2장 지열에너지의 정의와 종류 ························································································7

1. 지열에너지의 정의 ········································································································8

2. 지열에너지의 구분 ········································································································8

3. 지열에너지 이용기술 ···································································································10

가. 천부지열에너지 이용기술 ·····················································································10

1) 저온 지열원 활용 ······························································································10

2) 지열원 열펌프 기술 ···························································································10

나. 심부지열에너지 이용기술 ·····················································································14

1) 고온 열수발전 기술 ·························································································14

2) 저온 Binary 발전 기술 ····················································································14

3) 인공지열 저류층 생성 기술(Enhanced Geothermal System; EGS) ·····················15

제3장 지열에너지 주요 현황 ····························································································17

1. 1차 에너지 현황 ·········································································································18

2. 재생에너지 현황 ·········································································································19

3. 지열에너지 주요 현황 ·································································································22

가. 천부지열 이용 현황 ·····························································································22

1) 국외 현황 ··········································································································22

2) 국내 현황 ··········································································································30

나. 심부지열 이용 현황 ·····························································································33

1) 국외 현황 ··········································································································33

차 례

2) 국내 현황 ··········································································································45

제4장 지열에너지 잠재량 및 보급계획과의 연계 분석 ····················································49

1. 지열에너지 잠재량의 개념과 분류 ··············································································50

2. 우리나라의 지열에너지 잠재량 ····················································································52

가. 심부지열 잠재량 ··································································································53

나. 천부지열 잠재량 ··································································································56

1) 지열원 온도 직접이용 잠재량 산정 ····································································57

2) 지열히프펌프 이용 잠재량 산정 ·········································································59

3) 우리나라의 천부지열 잠재량 산정 결과 및 시사점 ············································62

3. 지열에너지 보급 목표 ·································································································63

4. 보급 목표와 잠재량과의 연계 분석 및 시사점 ····························································65

제5장 환경적 영향 및 문제점 분석 ··················································································67

1. 지열에너지 이용에 따른 환경적 영향 ·········································································68

가. 천부지열 이용에 따른 환경적 영향 ····································································69

1) 천공과정에서의 오염물질 유입 ···········································································69

2) 히트펌프 냉매의 영향 ························································································70

3) 지중열교환기 열교환 유체(부동액)의 누출 ·························································71

4) 그라우팅 물질의 영향 ························································································73

5) 온도변화 및 재주입 지하수에 의한 영향 ···························································74

6) 지하수 사용에 따른 지하수위 하강 및 지반 침하 ·············································77

7) 심부천공으로 인한 수층 연결 및 수리적 간섭 ···············································78

8) 사용 종료 후 토지이용 ······················································································79

나. 심부지열 이용에 따른 환경적 영향 ······································································80

1) 수질오염 ············································································································80

2) 지형훼손 ············································································································80

3) 기오염 ············································································································81

4) 지반침하 ············································································································82

5) 지진유발 ············································································································82

6) 소음 ···················································································································83

7) 환경적 영향에 한 종합 ···················································································84

2. 제도적 문제점 분석 ····································································································86

가. 천부지열에너지 ····································································································86

1) 지열공 시공비 현실화 문제 ···············································································86

2) 환경관리지침의 문제점 ······················································································96

나. 심부지열에너지 ·································································································119

1) 지열발전 관련 법적 체계 미비 ········································································119

2) 지원제도 미비 ··································································································120

제6장 환경친화적 개발 및 보급 활성화를 위한 개선방안 ·············································125

1. 천부지열에너지 ·········································································································126

가. 지침 개선 ···········································································································126

1) 설치 위치 ········································································································127

2) 시스템간 또는 시스템 내 열적 간섭 ································································127

3) 천공과정에서의 오염물질 유입 ·········································································128

4) 천공, 케이싱 및 그라우팅 ················································································129

5) 그라우팅 물질 ··································································································130

6) 밀폐형 시스템에서의 지중열교환기 열교환 유체 ··············································130

7) 개방형 시스템에서의 지하수 보전 ····································································131

8) 지중순환수 누출 ·······························································································132

나. 전문인력의 참여 및 지원 ···················································································133

다. 환경관리를 위한 이력관리제 도입 ······································································135

라. 굴착 시공비 현실화를 위한 비용설계 제안 ························································138

1) 개방형 지열공 굴착 ·························································································138

2) 밀폐형 지열공 굴착 ·························································································143

3) 국가 지원사업에서의 지열공 굴착 설계 방향 ···················································145

2. 심부지열에너지 ·········································································································147

가. 지열발전 관련 법적 체계 마련 방향 ··································································147

나. 개발 리스크 지원제도 ························································································152

제7장 결론 ······················································································································155

참고문헌 ··························································································································161

Abstract ···························································································································165

표 2-1. 주요 지열히트펌프 시스템의 특성 ········································································13

표 3-1. 세계 1차 에너지 수요 전망(기준 시나리오) ···························································19

표 3-2. 2009년 주요 선진국 재생에너지 공급 현황 ···························································21

표 3-3. 전 세계 지열에너지 직접이용 현황(1995~2010년) ··················································22

표 3-4. 국가별 천부지열에너지 이용 현황(2010년) ····························································23

표 3-5. 미국의 지열시스템 지원정책 ················································································25

표 3-6. 보급사업 및 설치의무화사업을 통한 국내보급 현황 ···············································31

표 3-7. 보급사업 및 설치의무화사업 지원 현황 ································································32

표 3-8. 미국 에너지부의 지열시스템 자금지원 방안 ··························································36

표 3-9. 필리핀의 전력생산 현황 ······················································································38

표 3-10. 필리핀의 지열개발 기업 투자 인센티브 ·······························································39

표 3-11. 인도네시아 지역별 지열발전 잠재량 분포 ····························································40

표 3-12. 인도네시아 지열발전 운영 현황 ··········································································40

표 3-13. 독일의 주요 지열발전소 ···················································································44

표 3-14. 독일의 지열발전 보조정책 ·················································································45

표 4-1. 미국 및 아이슬란드 사례를 통해 산정된 전 세계 자원 잠재량 ·······························50

표 4-2. 우리나라의 심부지열 잠재량 ················································································53

표 4-3. EGS 기반 우리나라의 심부지열 기술적 잠재량 산정 결과 ······································54

표 4-4. 우리나라의 지열원 온도 직접이용 가능 잠재량 ·····················································58

표 4-5. 지하수 직접이용에 의한 지열에너지 잠재량 ························································60

표 4-6. 수직폐쇄형 GSHP의 열교환기 천공 길이당 열 획득량 ············································61

표 4-7. 수직밀폐형 GSHP에 의한 지열에너지 잠재량 ························································61

표 4-8. 우리나라의 천부지열에너지 잠재량 ·····································································62

표 차 례

표 4-9. 국가에너지기본계획에 의한 신재생에너지원별 공급 목표 ········································64

표 4-10. 우리나라의 지열에너지 잠재량과 보급 목표(2030년) ·············································66

표 5-1. 지열에너지 개발에 따른 환경적 영향 ···································································69

표 5-2. 부동액이 갖추어야 할 기술적 특성 기준 ·······························································71

표 5-3. 부동액의 영향에 한 종합평가 결과 ···································································72

표 5-4. 지열발전 시스템에 따른 기오염물질 배출 ··························································81

표 5-5. 지열발전 시스템 소음발생 정도 ···········································································83

표 5-6. 지열 직접이용이 환경에 미치는 영향의 확률과 심각성 ···········································85

표 5-7. 지하수 개발비용(A 정부투자기관 설계 기준: 200mm, 125m) ··································87

표 5-8. 구경·심도별 개략 지하수 개발 비용(민간 견적 기준) ···········································88

표 5-9. 시추비용(A 정부투자기관 설계 기준: 125m 심도 NX 기준 굴착비용) ····················90

표 5-10. 지하수 개발(공공 및 민간)과 일반 시추의 설계/견적비용 비교 ·····························91

표 5-11. 개방형 지열공 굴착비 견적 사례(민간기업 견적 기준) ··········································92

표 5-12. 밀폐형 지열공 굴착비 견적 사례Ⅰ(민간기업 사례, 150mm, 200m 적용 시) ···········93

표 5-13. 밀폐형 지열공 굴착비 견적 사례Ⅱ(민간기업 사례, 150mm, 200m 적용 시) ···········93

표 5-14. 그린홈 100만 호 사업 견적 기준 사례(밀폐형) ····················································94

표 5-15. 지하수 개발 및 지열 굴착 비용 비교 ·································································95

표 5-16. 설치 위치 선정 시 고려사항에 한 명시 내용 ···················································97

표 5-17. 천공과정에서의 오염물질 유입 방지 관련 지침 내용 ············································99

표 5-18. 천공, 케이싱 및 그라우팅 방법 관련 지침 내용 ·················································100

표 5-19. 그라우팅 물질 관련 지침 내용 ·········································································105

표 5-20. 환경부 지침에서의 밀폐형 지열설비 그라우팅 재질 종류 ····································106

표 5-21. 환경부 지침에서의 지질학적 조건에 따른 권장 그라우팅 재질 종류 ·····················107

표 5-22. 밀폐형 시스템의 지중열교환기 열교환 유체(부동액) 관련 지침 내용 ····················108

표 5-23. 부동액의 구비 특성(국제지열원히트펌프협회 기준) ·············································109

표 5-24. 개방형 또는 SCW형 시스템의 지하수 보전 관련 지침 내용 ································110

표 5-25. 개방형 또는 SCW형 시스템의 지하수위 하강 및 지반침하 관련 지침 내용 ··········112

표 5-26. 지중순환수(열교환 유체) 누출 방지 관련 지침 내용 ···········································114

표 5-27. 밀폐형 지열설비의 지중열교환기 폐쇄 절차 ·······················································116

표 5-28. 신규 지열발전소 건설비용 구조 ········································································120

표 5-29. 신재생에너지원별 가중치 ··················································································123

표 6-1. 천부지열설비 설치에 따른 지열공 및 면적 ··························································136

표 6-2. 이력관리 양식의 예 ···························································································138

표 6-3. 암반 지하수 개발(개방형 지열공 굴착) 설계(안) ··················································140

표 6-4. 민간사업에서의 개방형 지열공 굴착(암반지하수 개발) 설계(안) ·····························142

표 6-5. 밀폐형 지열공 개발 설계(안) ·············································································143

표 6-6. 민간사업에서의 밀폐형 지열공 굴착 설계(안) ······················································145

표 6-7. 각 국가별 지열에너지 적용 법률 범위 ································································147

표 6-8. 호주의 각 지방자치정부별 지열에너지 적용 법률 ·················································150

표 6-9. South Australia 주에서 부여하는 지열 관련 주요 라이선스 ···································151

그림 2-1. 지중온도에 따른 지열에너지 활용 기술 ·······························································9

그림 2-2. 열원 및 열전달 유체의 순환방식에 의한 지열히트펌프 시스템의 분류 ··················11

그림 2-3. 열교환기 설치방식에 따른 지반 이용 밀폐형 히트펌프 시스템의 종류 ··················12

그림 2-4. 지하수 이용 히트펌프의 종류 ··········································································13

그림 2-5. Binary 지열발전 모식도 ···················································································15

그림 2-6. EGS 지열발전 개념도 ·······················································································16

그림 3-1. 세계 1차 에너지 공급 현황 ············································································18

그림 3-2. 세계 신재생에너지원별 공급 현황 ·····································································20

그림 3-3. 미국 지열히트펌프 컨소시엄 구성 ·····································································25

그림 3-4. 일본의 지열에너지 용도별 이용 현황 ································································26

그림 3-5. 스위스의 지열시스템 방식별 분포 ·····································································27

그림 3-6. 국가별 지열발전시설 현황 ················································································33

그림 3-7. 전 세계 지열발전용량 증가 추이(MWe) ·····························································34

그림 3-8. 전 세계 지열발전 플랜트별 보급 비율 ·······························································35

그림 3-9. 필리핀 에너지 공급 현황 ·················································································37

그림 3-10. 인도네시아 지열발전 로드맵 ···········································································41

그림 4-1. Muffler and Cataldi(1978)에 따른 지열 부존량의 정의와 분류 ·····························51

그림 4-2. Rybach(2010)에 따른 지열 부존량의 정의와 분류 ·············································52

그림 4-3. EGS 기반 우리나라의 심부지열 잠재량 분포도 ···················································55

그림 4-4. 천부지열의 개념과 깊이에 따른 온도분포 ························································56

그림 4-5. 지열원 온도에 따른 지열에너지량의 분포 ··························································58

그림 4-6. 지열에너지 단계별 기술개발 및 보급 목표 ························································65

그림 5-1. 재생에너지 기술별 환경적 효율 분석(1MW 발전 시) ··········································84

그림 5-2. 민간기업에서의 굴착 심도별 공사비 개략 변화(200mm 구경) ······························89

그 림 차 례

그림 5-3. 민간기업에서의 굴착 심도별 공사비 개략 변화(150mm 구경) ······························89

그림 5-4. 지중공기 이용설비의 모식도(예시) ···································································104

그림 5-5. 암반 수층 양수에 의한 오염물질 유입 ····························································113

그림 5-6. 지열에너지 이용설비별 건설비용 ···································································121

그림 5-7. 지열에너지 이용설비별 운영유지비 ··································································122

제1장

서 론

2••• 지열에너지의 환경성 평가 및 환경친화적 이용방안

1. 연구의 목적과 필요성

최근 기후변화와 에너지 문제는 국제사회가 당면한 가장 큰 문제로 인식되고 있다.

기후변화 문제에 한 세계적인 공감 는 1992년 브라질 리우에서 기후변화협약을 탄생

시켰으며, 1997년 교토의정서 채택, 2001년 Annex 1 국가의 온실가스 감축의무 부담방식

확정을 거쳐 2005년 2월 러시아의 국회 비준과 함께 효력을 발휘하게 되었다. 2007년에는

발리 로드맵이 채택되어 Post-Kyoto 체제에 한 논의와 감축목표를 협의하는 단계에까

지 나아갔으나, 2010년 코펜하겐 협상 결과와 2011년 칸쿤 합의에 따라 개별국가 단위의

자율적 목표설정과 이행의 방식으로 조정됨에 따라 교토의정서를 바탕으로 한 의무감축

논의는 당분간 소강상태를 맞이하게 되었다. 그럼에도 불구하고 국가간의 정책 조율과

협력, 그리고 배출권 거래제 상호간의 연계 확 를 통해 국제적 감축 노력을 촉진하는

상황이 지속될 것으로 예상된다.

한편 근래 지속된 중동정세의 불안과 산유량 감소에 따른 국제 에너지 가격의 상승은 각 국가들

의 에너지 안보에 한 위기의식을 고취시켜 왔으며, 가장 현실적인 안으로 주목받던 원자력

발전에 한 불안감이 나날이 커지면서 기존의 에너지원을 체하기 위한 수단의 확보가 매우

절실한 문제로 떠오르게 되었다. 특히 우리나라의 경우 최근 들어 하절기와 동절기에 전력소비가

급증함에 따라 규모 정전사태 우려가 제기되고 있는 가운데 예비전력 확보를 위한 에너지 생산

설비의 확충이 절실한 상황이나, 기존 화석연료 및 원자로를 이용한 발전시설에 한

환경적 우려로 심각한 반 에 부딪히고 있어 처방안 마련에 더욱 어려움을 겪고 있다.

이와 같은 기후변화와 에너지 위기는 국제사회에 환경·경제적인 측면에서 큰 위협이

되고 있으며, 국가뿐만 아니라 국민 개개인의 삶의 질에도 상당한 영향을 미치는 수준에

이르렀다. 그러나 이러한 위기는 한편으로는 탄소배출권 거래, 신재생에너지, 친환경자원·

소재 등의 녹색시장(Green Ocean)이 전 세계적으로 급성장하게 됨에 따라 새로운 성장기

회를 제공하고 있다.

우리나라는 과거 정부 주도하의 고도성장 정책으로 인해 에너지 다소비형 산업구조를

3제1장 서 론 •••

형성하고 있어 기후변화에 따른 국제사회의 규제와 에너지 가격 상승에 따른 파급효과가

다른 어느 국가보다 클 것으로 예상된다. 이에 따라 정부에서는 2008년 신 국가발전 패러

다임으로 ‘저탄소녹색성장’을 제시하고 녹색성장 구현을 위한 중장기 에너지 마스터플랜

과 에너지 자립 및 기후변화 응을 위한 저탄소 사회로의 체제변환을 명시하였다. 또한

2030년까지 전체 에너지 소비량의 11%를 신재생에너지로 보급하는 것을 목표로 기술개

발 및 확 보급을 위한 여러 가지 정책지원과 투자를 시행하여 왔으며, 신재생에너지

공급확 를 위한 새로운 수단으로서 기존의 발전차액지원제도(FIT)를 폐지하고 2012년

부터 의무할당제도(RPS)를 시행하고 있다.

지열에너지는 다른 신재생에너지와는 달리 외부 기후조건 또는 환경변화와 상관없이

연중 지속적이고 안정적으로 에너지를 공급함으로써 기저부하를 담당할 수 있다는 가장

큰 장점이 있다. 지하 심부의 고온 지열에너지는 발전을 통하여 기저부하의 전력생산을

담당할 수 있으며, 천부의 저온 지열 또는 연중 일정한 지하의 온도는 가정이나 산업체,

공공기관 등의 냉·난방에 활용됨으로서 에너지 소비 절감에 크게 기여할 수 있다. 이에

따라 미국, 일본, 필리핀, 인도네시아, 아이슬란드 등 지리적으로 고온의 지열자원이 풍부

한 국가들뿐만 아니라, 상 적으로 고온의 지열자원이 부족한 유럽 선진국들에서도 각

국가의 지리적 조건에 맞는 지열에너지 이용방안의 개발과 보급을 적극적으로 추진하고

있다.

우리나라에서 실제적으로 지열을 개발하여 활용하고자 하는 연구는 1990년 부터 시작되었으

며, 고유가와 에너지 안보에 한 중요성이 부각되면서 2000년 이후 본격적인 지열에너지 이용

및 설비 보급이 확 되어 최근 2~3년 동안에는 연간 100% 이상의 높은 성장세를 나타내고 있다.

향후 이러한 성장세는 당분간 지속될 것으로 전망되고 있어 국가 에너지 안보 확립에

큰 기여를 할 것으로 기 된다.

한편 지열에너지 이용의 역사가 짧은 탓에 아직까지 지열에너지를 지속가능하고 환경

친화적으로 이용하기 위한 연구들과 제도적 정비는 다소 미흡한 상태이다. 지열에너지는


기존의 화석연료를 이용한 에너지 설비뿐만 아니라 다른 재생에너지 설비와 비교하여도

환경적 영향의 정도나 유발 가능성이 매우 낮게 평가된다. 그러나 오염 발생 시에는 토양

과 지하수에 직접적인 영향을 끼치고 토양과 지하수의 특성상 누적되고 오랜 기간 동안

지속되며, 오염 확산을 예측하기 어렵고 복원이 거의 불가능함에 따라 무엇보다도 철저한

환경관리가 필요하다 할 수 있다.

모든 재생에너지가 그러하듯, 지열에너지 역시 환경을 생각하여 개발되고 보급하는

기술인 만큼 환경친화적이고 지속가능하도록 하는 것이 무엇보다 중요하다. 이러한 관점

에서 본 연구는 지열에너지의 환경성을 분석하고 환경친화적인 보급 확 방안을 도출함

으로써 지속가능한 개발이 이루어질 수 있도록 정책적 추진방안을 제시하고자 한다.

2. 연구의 내용 및 범위

제2장에서는 지열에너지에 한 전반적인 이해를 돕기 위하여 지열에너지의 정의와 종류에

하여 간략히 기술하였다. 제3장에서는 국내외 에너지 및 재생에너지 전반에 한 주요

현황을 간략히 기술하고, 지열에너지 이용 및 보급정책 현황을 천부지열 이용과 심부지열

이용을 구분하여 국가별로 분석하여 나타내었다.

제4장에서는 현재까지 연구된 바 없는 국내 천부지열 잠재량을 문헌분석을 통하여

간략히 산정하였으며, 기존의 선행연구에서 제시된 심부지열 잠재량을 반영하여 국내

전체 지열에너지 잠재량을 산정하였다. 또한 이를 정부의 2030년 보급목표와 연계하여

분석함으로써 시사점을 도출하였다.

제5장에서는 천부지열 이용 중 연중 일정한 지중온도와 기온도와의 차이를 냉·난방에

활용하는 지열히트펌프 시스템과 고온의 심부 열원을 발전에 활용하는 지열발전 시스템

을 중심으로 환경적 영향과 제도적 문제점들을 살펴보았다.

제6장에서는 앞선 제5장에서 나타난 환경적·제도적 문제점들을 개선하여 환경친화적

5제1장 서 론 •••

이용 및 보급 활성화를 위한 정책방안을 제시하였다. 천부지열 이용 부문과 관련한 개선방

안으로 현행 지침의 개선, 전문인력의 참여 및 지원, 환경관리를 위한 이력관리제 도입,

굴착 시공비 현실화를 위한 비용설계 등을 제시하였으며, 심부지열 이용 부분과 관련한

개선방안으로는 지열발전 관련 법적 체계 마련 방향, 개발 리스크 지원제도 마련을 제시하

였다.

제2장

지열에너지의 정의와 종류


1. 지열에너지의 정의

지열에너지에 한 정의는 연구자마다 차이는 있으나, 일반적으로 땅을 구성하는 토양,

암반, 지하수, 지표수 등이 가지고 있는 열에너지 자원으로 정의된다. 륙에서는 상부

지각을 구성하고 있는 물질 내부의 방사성원소의 붕괴(약 40%) 및 하부 열의 방출(약

60%, 방사성원소 붕괴 + 냉각)에 의해 지하 약 10m 하부에서부터 기온도와 관계없이

지하 심부로 내려갈수록 온도가 증가하게 되는데, 이를 이용하는 것이 지열에너지 기술이

다.1) 한편으로는 지하 300m 이내의 연중 일정한 지하온도와 기온도 차를 이용하는

기술 또한 지열에너지 기술에 포함된다.

2. 지열에너지의 구분

지열에너지는 자원의 특성에 따라 심부지열에너지와 천부지열에너지로 구분되며, 이용

방법에 따라서는 직접이용기술과 간접이용기술로 분류된다. 심부지열에너지는 일반적으

로 지하 500m ~ 수 km 깊이에 부존하는 고온의 열에너지를, 천부지열에너지는 지하

300m 깊이 이내에 부존하는 저온의 열에너지를 지칭하나, 깊이에 한 기준 또한 연구자

에 따라 다양하다.

직접이용기술은 지하의 토양, 암반, 지하수 등이 가진 열에너지 또는 연중 일정한 지중

온도와 지표의 온도차를 이용하는 것으로, 열을 추출하여 사용자에게 직접 공급하거나

열펌프와 같은 에너지 변환기기를 통해 냉·난방에 활용할 수 있다. 직접이용기술 중 가장

큰 부분을 차지하는 것은 지열히트펌프 시스템(Geothermal Heat Pump system, GHP)

으로, 상 적으로 저온의 에너지를 활용하지만 연중 일정한 온도를 유지하기 때문에 항온

1) 송윤호(2012).

9제2장 지열에너지의 정의와 종류 •••

성이 우수하며 지리적 제약이 없는 것이 큰 장점이다.

간접이용기술은 땅에서 추출한 고온의 열수나 증기로 플랜트를 구동하여 전기를 생산하는 지열

발전(Geothermal Power Generation)을 지칭하며, 지질학적 조건에 까다로워 제약이 매

우 크다.2) <그림 2-1>은 지중온도에 따른 지열에너지 활용 기술을 개략적으로 나타낸

것이다.

자료: 에너지관리공단(2010).

❚그림 2-1. 지중온도에 따른 지열에너지 활용 기술

2) 에너지관리공단(2010).


본 연구에서는 심부의 고온 열에너지를 활용하여 전기를 생산하는 것을 ‘심부지열에너

지’로, 열수를 이용하여 난방 및 온수에 활용하거나 천부 지층의 15℃ 내외의 안정적인

온도를 히트펌프 등을 통하여 냉난방에 활용하는 것을 ‘천부지열에너지’로 정의하여 기술

하였다.

3. 지열에너지 이용기술

가. 천부지열에너지 이용기술

1) 저온 지열원 활용

저온의 지열을 난방이나 급탕에 활용하는 가장 간단한 기술로, 인류가 지열을 에너지로

이용한 가장 전통적인 방법이다. 지하에 충분한 지열수가 존재해야만 활용이 가능하다.

아이슬란드의 경우 지열수를 이용한 난방이 매우 보편적이며, 국가 전체 난방의 90%

이상을 담당하고 있다.

2) 지열원 열펌프 기술

지열원 히트펌프(Ground-Source Heat Pump, GSHP) 기술은 외부 환경과 무관하게 연중

12~25℃의 일정한 온도를 유지하는 천부 지중 또는 지하수의 온도와 기와의 온도차를 이용하여

냉난방에 활용하는 방식이다. 까다로운 조건 없이 어느 곳에서나 적용이 가능한 장점이 있으며,

1990년 이후 전 세계적으로 활발히 보급되어 현재에는 지열직접이용의 주류를 이루고 있다.

지열원 열펌프를 이용하는 기술은 열원 종류에 따라 크게 지반 이용 히트펌프(Ground


Coupled Heat Pump, GCHP), 지하수 이용 히트펌프(Ground Water Heat Pump,

GWHP), 지표수 이용 히트펌프(Surface Water Heat Pump, SWHP) 및 복합 지열원

히트펌프(Hybrid Ground Source Heat Pump, HGSHP) 시스템의 네 가지로 구분되며,

열교환 유체의 순환방식에 따라 밀폐형(closed loop)과 개방형(open loop)으로 구분하기도

한다(그림 2-2 참조).3)

자료: 신현준(2004).

❚그림 2-2. 열원 및 열전달 유체의 순환방식에 의한 지열히트펌프 시스템의 분류

3) 한국지하수토양환경학회(2008).


지반 이용 히트펌프(GCHP) 시스템은 흔히 밀폐형(폐쇄형)으로 불린다. 지중 열교환기

(Ground Heat Exchanger)의 설치방식에 따라 수직형(vertical)과 수평형(horizontal)으로

구분하며, 최근에는 에너지파일형(energypile)이 보급되고 있다(그림 2-3참조). 밀폐형은 주로

지중에 설치된 루프(loop)를 통해 열교환 유체(흔히 물+부동액)를 순환시켜 열을 회수 혹은 교환

하는 방식으로 이루어진다.

자료: 강신형(2007).

❚그림 2-3. 열교환기 설치방식에 따른 지반 이용 밀폐형 히트펌프 시스템의 종류

지하수 이용 히트펌프(GWHP)의 경우 2개의 관정을 이용하는 복수관정형(개방형)과

단일 관정을 이용하는 (준)밀폐형에 속하는 SCW(Standing Column Well, 수주지열정)

방식으로 구분한다. 개방형의 경우 한 관정에서 지하수를 양수하고 다른 관정으로 이용한

지하수를 재주입하는 방식4)이며, SCW형은 단일관정에서 양수하고 동일 관정에 지하수

를 재주입하는 방식이다(그림 2-4참조).5) 개방형 시스템에서는 지하수 자체가 열교환

유체 역할을 한다.

우리나라에서는 지중열원으로 지반(GCHP)과 지하수(GWHP)를 주로 이용하며, 순환

4) 혹은 인근 하천 등으로 방류하는 경우도 있다.

5) Rafferty(2001); 한정상 외(2006); Lee et al.(2006); 한국지하수토양환경학회(2008).


방식으로는 밀폐형 지반 이용(주로 수직형)과 밀폐형에 준하는 지하수 이용(SCW) 방식이

주로 적용된다.

<표 2-1>은 주요 지열히트펌프 시스템 종류와 그에 따른 장단점을 나타낸 것이다.

자료: 환경과 자연에너지(2008).

❚그림 2-4. 지하수 이용 히트펌프의 종류

❚표 2-1. 주요 지열히트펌프 시스템의 특성6)

종류 장점 단점

수직밀폐형

(GCHP)

가장 일반적 형태(높은 신뢰성)

좁은 시공부지, 열성능 우수 높은 시공비

수평밀폐형

(GCHP)

시공비가 저렴하며 용이

유지보수 간단

넓은 설치부지(도심 설치 불

가)

타 형태에 비해 열성능 미흡

수주지열정

(GWHP)

시공비 비교적 저렴

열성능 우수

좁은 시공부지

지속적인 지하수량 필요

지하수위 저하 우려

지하수질에 의한 장비고장

에너지파일

(GCHP)

시공비 저렴, 열성능 우수

지중열교환기 부지 불필요

시공이 용이

구조물 일체형, 전문가 설계

암반 깊이, 기초말뚝 종류,

지면적에 따른 용량의 한계

6) 박성구(2006); 강신형(2007).


나. 심부지열에너지 이용기술7)

1) 고온 열수발전 기술

지하 2~3km 깊이에 부존하는 180℃ 이상의 고온 지열 저류층(지열수 또는 증기가 부존하는

층)에 시추공을 굴착하여 스스로 솟구치는 증기로 발전기 터빈을 돌려 전기를 생산하는

방식이다. 지열 저류층에 증기만 부존할 경우 dry steam 발전이라 하며, 물이 섞여있을

경우 물을 별도로 분리하여 증기만 터빈으로 보내는 방식을 사용하는데 이를 flash 발전이

라 한다. 지열 저류층이 존재하기 위해서는 열원, 저류구조, 유체(지열수)의 조건을 갖추어

야 하며, 주로 화산지 가 여기에 해당한다.

1904년 이탈리아 투스카니(Tuscany) 지방의 Larderello에서 지열증기를 이용해 전구

5개를 밝힌 것이 시초이며, 1913년에 이 지역에서 상업적 발전을 시작하였다. 2010년

현재 전 세계 지열발전 설비용량 10.7GW 중 약 90%가 고온열수 발전이며, 통상적으로

하나의 터빈은 20~50MW급이나 최근에는 100MW급 형 발전기도 뉴질랜드에서 가동

중에 있다. 가장 큰 지열발전 지 는 미국 California 주 The Geysers Field로서 총 26개의

터빈에 총 발전용량 1,585MW를 갖추고 있다.

2) 저온 Binary 발전 기술

지열수는 풍부하게 부존하나 온도가 180℃ 이하로 증기압력이 높지 않을 때 끓는점이

낮은 냉매(주로 유기냉매)와 지열수의 열교환을 통해 증기화된 냉매가 발전기 터빈을

돌려 전기를 생산하는 기술이다. 고온 열수발전에 비해 발전소의 규모가 작아 통상

3~5MW급 터빈이 적용되며, 비화산지 에서도 지열발전이 가능케 한 핵심 기술이다.

7) 송윤호(2011)를 발췌하여 인용.


2010년 1월 현재 총 약 1.1GW의 Binary 지열발전이 보급되었다.

고온 열수발전과는 달리 냉매가 지속적으로 순환하기 위해서 터빈을 돌리고 난 기체냉

매를 응축하는 냉각장치의 가동에 전력이 소요되므로(그림 2-5참조), 냉각방식의 선택이

순발전량의 크기를 좌우한다. 열역학 기술의 발달로 발전이 가능한 온도가 점차 낮아져

가장 낮은 온도로 지열발전소가 가동되는 곳은 미국 Alaska 주 Chena Hot Springs로

74℃의 지열수로 200kW급 발전기 3 가 가동 중에 있다.

자료: Clauser(2006).

❚그림 2-5. Binary 지열발전 모식도

3) 인공지열 저류층 생성 기술(Enhanced Geothermal System; EGS)

비화산지 이면서 지하에 충분한 지열수가 부존하지 않을 경우 약 5km 깊이까지 굴착

하여 수압으로 암반의 균열 를 활성화시킴으로써(수압파쇄 또는 수압자극) 지열 저류층

을 생성한 후 물을 주입하고 가열된 증기를 생산정을 통해 끌어올려 발전하는 기술이다(그림

2-6 참조).


1970년 미국 Los Alamos 국립연구소에서 고온 암반지 를 상으로 연구를 시작한

후 일본과 영국 등지에서도 시도되었고, 1980년 말부터 프랑스 Alsace 지방의 Soultz에

서 EU 공동 프로젝트로 수행되어 2007년 말에 1.5MW급 발전소를 건설한 것이 효시이다.

미국, 호주, 독일 등지에서 활발히 시도되고 있으며, 독일의 Landau에서 저온 열수발전에

EGS 기술을 접목한 2.9MW 열병합발전이 가장 성공적인 사례로 인정받고 있다. 앞으로

전 세계 지열발전의 주요 기술로 자리 잡을 것으로 기 되며, 미국에서는 2050년까지

100GW를 보급함으로써 미국 기저부하의 10%를 담당할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

자료: 송윤호(2012).

❚그림 2-6. EGS 지열발전 개념도

제3장

지열에너지 주요 현황


1. 1차 에너지 현황

2009년 세계 1차 에너지 공급량은 12,256백만 toe이며, 이 가운데 약 81%가 화석연료에

의해 생산되고 있다. 연료원별로 살펴보면, 석유가 33%(4,095.6백만 toe)로 가장 높은

비중을 차지하고, 석탄 27%, 천연가스 21%, 신재생에너지 13% 등의 순으로 나타난다(그

림 3-1참조). 폐자원과 소수력을 제외한 지열, 태양열 등의 신재생에너지 비중은

0.82%(100백만 toe) 내외이다.

석탄3,299.5(27%)

석유4,095.6(33%)

천연가스2,540.2(21%)

원자력703.3(6%)

신재생에너지1,617.8(13%)

(단위 : M toe)

자료: IEA(2011).

❚그림 3-1. 세계 1차 에너지 공급 현황

세계 1차 에너지 공급량은 1980년 7,228백만 toe에서 2009년 12,256백만 toe로 약 70%

가까이 증가하였으며, 세계 1차 에너지 수요는 2030년까지 연평균 1.5% 증가하여 2007년

비 40% 증가한 168억 toe에 이를 것으로 전망된다(표 3-1참조). 국제에너지기구(IEA,

2011)에서는 에너지 수요의 증가가 주요 개도국인 중국과 인도에 의해 주도되며, 중동지

19제3장 지열에너지 주요 현황 •••

역 국가들에 의한 수요 증가도 크게 나타날 것으로 예상하고 있다. 에너지원의 경우 기존

과 마찬가지로 80% 가량이 화석연료에 의한 에너지 수요가 될 것으로 전망되며, 이 가운

데 석유가 약 30%로 현재와 마찬가지로 가장 큰 비중을 차지할 것으로 예상된다. 신재생

에너지의 경우, 2007년 1,515백만 toe에서 2030년에는 2,376백만 toe로 확 되어 전체

에너지 수요량의 약 14%를 차지할 것으로 분석된다. 수력이나 바이오매스 등을 제외한

지열, 태양광, 풍력 등 기타 부문의 에너지 수요량은 연평균 7.3%씩 증가하여 가장 높은

증가율을 나타낼 것으로 예상된다.

❚표 3-1. 세계 1차 에너지 수요 전망(기준 시나리오)

(단위: 백만 toe, %)

구분 1980 2000 2007 2009 2015 2030연평균 증가율

(2007~30)

석탄 1,792 2,292 3,184 3,300 3,828 4,887 1.9%

석유 3,107 2,655 4,093 4,096 4,234 5,009 0.9%

가스 1,234 2,085 2,512 2,540 2,081 3,561 1.5%

원자력 186 676 709 703 810 956 1.3%

신재생

에너지

수력 148 225 265 280 317 402 1.8%

바이오 및 폐기물 749 1,031 1,176 1,238 1,338 1,604 1.4%

기타 12 55 74 100 160 370 7.3%

신재생에너지 합계 909 1,311 1,515 1,618 1,815 2,376 2.5%

총계 7,228 10,018 12,013 12,256 13,488 16,790 1.5%

자료: IEA(2011).

2. 재생에너지 현황

2009년 세계 재생에너지 공급량은 1,535백만 toe이며, 이 가운데 바이오매스에 의한


공급량이 약 74%(1,139백만 toe)를 차지한다. 바이오매스 중에서는 가연성 고형 바이오매

스의 비중이 약 94%로 거의 부분이며, 이는 개도국 등에서 전통적 방식에 따라 취사

및 난방용으로 소비하는 양(약 86%)에 기인한 바가 크다(IEA, 2011). 그 밖에 수력8)에

의한 공급량이 17.4%(266백만 toe), 지열 3.8%, 폐기물 2.4%, 풍력 1.4%, 태양열 0.8%의

비중을 각각 나타내고 있다(그림 3-2참조).

폐기물36.0 (2.35%)

바이오매스1,139.1 (74.22%)

지열57.5 (3.75%)

태양열12.4 (0.81%)

수력266.2 (17.35%)

태양광1.6 (0.11%)

해양0.042 (0.003%)

풍력21.8 (1.42%)

(단위 : M toe)

자료: IEA(2011).

❚그림 3-2. 세계 신재생에너지원별 공급 현황

<표 3-2>는 2009년 기준 주요 선진국별 재생에너지 공급 현황을 나타낸 것이다. 미국의 경우

자국 내 1차 에너지 공급량의 5.7%를 재생에너지로 생산하고 있으며, 바이오매스에 의한 공급량이

81백만 toe로 전체 재생에너지 공급량의 62.7%를 차지한다. 독일의 경우 1차 에너지 공급량의

9.8%(31백만 toe)를 재생에너지로 공급하고 있으며, 바이오매스에 의한 공급량이

8) 2003년부터 수력을 수력에 포함하여 산정한다.


62.7%(19.6백만 toe)로 가장 높은 비중을 차지한다. 덴마크의 경우 1차 에너지 공급량의

19.5%(2.9백만 toe)를 재생에너지로 공급하고 있으며, 재생에너지원 중 바이오매스에 의

한 공급량이 51.4%로 가장 높게 나타났다. 영국의 경우 1차 에너지 공급량의 3.4%(5.5백만

toe)를 재생에너지로 공급하고 있으며, 이는 2008년의 2.5%에 비하여 크게 증가한 것으로

풍력과 바이오매스에 의한 에너지공급량이 폭 증가한 것에 기인한다. 우리나라의 재생

에너지 공급량은 6,856천 toe로 전체 에너지 공급량의 2.6%를 차지하며, 에너지원 중에서

는 폐기물에 의한 재생에너지 공급량이 71%로 가장 높으며, 폐기물 에너지 공급량의

상당부분은 폐가스에 의한 것이다.

❚표 3-2. 2009년 주요 선진국 재생에너지 공급 현황

(단위: 천 toe, %)

에너지

국가수력 풍력 바이오 폐기물 지열 태양광 태양열 해양 합계 비중(%)

미국23,869

(18.4)

5,937

(4.6)

81,189

(62.7)

9,323

(7.2)

7,598

(5.9)

136

(0.1)

1,447

(1.1)

0

(0.0)

129,498

(100.0)5.7

독일1,976

(6.3)

3,091

(9.9)

19,558

(62.7)

5,201

(16.7)

441

(1.4)

526

(1.7)

379

(1.2)

0

(0.0)

31,172

(100.0)9.8

일본6,569

(40.8)

236

(1.5)

4,567

(28.4)

1,558

(9.7)

2,499

(15.5)

221

(1.4)

453

(2.8)

0

(0.0)

16,102

(100.0) 3.5

덴마크2

(0.05)

538

(18.4)

1,505

(51.4)

858

(29.3)

11

(0.4)

0

(0.0)

13

(0.4)

0

(0.0)

2,926

(100.0)19.5

프랑스4,952

(24.6)

631

(3.1)

12,120

(60.1)

2,247

(11.2)

103

(0.5)

14

(0.1)

48

(0.2)

40

(0.2)

20,154

(100.0)8.2

영국716

(13.0)

744

(13.5)

3,065

(55.5)

934

(16.9)

1

(0.01)

2

(0.03)

65

(1.2)

0

(0.0)

5,526

(100.0)3.4

한국

(IEA)

451

(13.1)

55

(1.6)

668

(19.4)

2,169

(63.1)

21

(0.6)

45

(1.3)

26

(0.8)

0

(0.0)

3,438

(100.0)1.5

한국

(국내)9)

792

(11.6)

176

(2.6)

755

(11.0)

4,862

(70.9)

33

(0.5)

166

(2.4)

29

(0.4)

0.223

(0.003)

6,856

(100.0) 2.6

자료: IEA(2011), 에너지관리공단(2012).

9) 한국(국내) 통계치는 2011년 기준이며, 우리나라의 경우 폐가스를 신재생에너지 통계에 포함하여 집계하기 때문에 IEA에서 집계하는 통계와 차이가 있다.


3. 지열에너지 주요 현황

가. 천부지열 이용 현황

1) 국외 현황

2010년 현재 전 세계 78개 국가에서 천부지열 이용 기술을 활용하고 있다. 지열에너지의 활용방

식 면에서 지열히트펌프 시스템이 설비용량 기준으로 전체의 약 69.7%(35,236MWth),

이용량 기준으로 약 49%(214,782 TJ/yr)를 차지하며, 온천 및 수영, 지역난방의 순으로

높은 활용도를 나타내고 있다(표 3-3참조).

❚ 표 3-3. 전 세계 지열에너지 직접이용 현황(1995~2010년)

구분보급용량(MWth) 이용량(TJ/yr)

2010 2005 2000 1995 2010 2005 2000 1995

지열히트펌프 35,236 15,384 5,275 1,854 214,782 87,503 23,275 14,617

지역난방 5,391 4,366 3,263 2,579 62,984 55,256 42,926 38,230

온실난방 1,544 1,404 1,246 1,085 23,264 20,661 17,864 15,742

양식업 653 616 605 1,097 11,521 10,976 11,733 13,493

농산물 건조 127 157 74 67 1,662 2,013 1,038 1,124

산업 이용 533 484 474 544 11,746 10,868 10,220 10,120

온천 및 수영 6,689 5,401 3,957 1,085 109,032 83,018 79,546 15,742

융설 368 371 114 115 2,126 2,032 1,063 1,124

기타 41 86 137 238 956 1,045 3,034 2,249

합계 50,583 28,269 15,145 8,664 438,071 273,372 190,699 112,441

자료: John W. Lund(2010).

최근 5년간(2005~10년) 보급용량은 약 80%, 이용량은 약 60% 증가하였으며, 지열히트

펌프 시스템이 보급용량 기준 2.3배(연평균 18%), 에너지 이용량 기준 2.45배(연평균

19.7%) 증가하여 가장 큰 증가폭을 보였다.


국가별로 살펴보면, 미국이 설비용량을 기준으로 12,612MWth를 보급하여 가장 많은

직접이용 설비를 보급한 것으로 나타나며, 중국(8,898MWth), 스웨덴(4,460MWth), 독일

(2,485MWth)의 순으로 나타난다. 이용량 기준으로는 중국이 20,932GWh/yr로 가장 높은

이용량을 나타내며, 미국(15,710GWh/yr), 스웨덴(12,585GWh/yr), 터키(10,248GWh/yr)

의 순으로 높은 이용량을 나타내고 있다(표 3-4참조).

❚표 3-4. 국가별 천부지열에너지 이용 현황(2010년)

국가설비용량

(MWth)

이용량

(GWh/yr)국가

설비용량

(MWth)

이용량

(GWh/yr)

미국 12,612 15,710 아이슬란드 1,826 6,768

중국 8,898 20,932 네덜란드 1,410 2,972

스웨덴 4,460 12,585 프랑스 1,345 3,592

독일 2,485 3,546 스위스 1,061 2,143

일본 2,100 7,139 노르웨이 1,000 3,000

터키 2,084 10,247 핀란드 994 2,213

자료: John W. Lund(2010).

활용방식 면에서 가장 높은 비중을 차지하고 있는 것은 지열히트펌프 시스템으로, 전

세계 78개국의 지열이용 국가 중 43개 국가에 보급되었으며, 미국과 스웨덴, 독일을 포함

한 유럽 그리고 중국 등이 보급시장을 주도하고 있다. 전 세계 보급용량을 12kWth급

열펌프로 환산하였을 때 약 294만 가 보급된 것으로 추정되며, 이는 2005년(약 130만

) 비 2배 이상 증가한 것이다(Lund, 2010).

미국의 전체 보급용량(12.6GWth) 중 지열히트펌프 시스템이 차지하는 비중은 95%(12GWth)

이며, 이용량에서는 84%(13,167GWh)를 점유하고 있다. 2009년 말까지 보급한 용량을

12kWth급 열펌프로 환산했을 때, 100만 이상 보급한 것으로 추정된다. 또한 지난

5년 동안 매년 10~12만 를 설치였으며, 연평균 10% 이상의 증가율을 보였다. 이러한

추세라면 2013년의 누적 보급 수는 약 248만 에 이를 것으로 전망된다. 독일·스웨덴·프


랑스·핀란드·오스트리아 등을 포함한 EU의 주요 8개국은 2009년까지 약 85만~90만 (보

급용량 9,8GWth)를 보급하였으며, 특히 2007년에서 2008년 사이 9.5% 이상 성장하였다.

주요 8개국을 포함하여 유럽 전역에서 약 110만 가 보급되었으며, 연평균 12% 이상의

성장세를 보였다(Lund, 2010).

가) 미국

미국의 천부지열 설비용량은 12,612MWth로 세계 최 이다. 1990년 까지는 주로 관

공서나 군부 , 학교 등 공공기관을 중심으로 설치되었으며, 1999년을 기준으로 약 35만

가 보급되었다. 2000 이후 매년 평균 4만 정도가 설치, 연평균 약 12%의 증가율을

보이고 있으며, 2010년에는 140만 의 열펌프가 보급되어 전체적으로 1,500만 에 이를

것으로 추정된다(에너지관리공단, 지열전문위원회, 2007). 미국은 지열히트펌프 시스템

이 미국 전체 냉난방 에너지의 약 1%를 점유하며(EIA, 2008), 2005년까지 지난 10년간

신재생에너지 누적사용량은 전체 에너지의 2.5%를 차지하여 바이오매스를 제외하면 가

장 큰 비중을 차지하였다. 지열히트펌프 종류별로는 수직밀폐형이 46%, 수평밀폐형이

38%, 개방형이 15%인 것으로 나타난다(Curtis et al., 2005).

미국 환경보호청(Environmental Protection Agency, EPA)은 지열히프펌프 시스템이

현존하는 냉난방 기술 중에서 효율적이고 환경친화적이며 비용효과가 우수한 것으로

평가하고 있다. 이에 따르면 지열히트펌프 시스템은 최 공기열원 열펌프의 44%, 에어컨

과 전열기에 비해 72%까지 에너지를 절감할 수 있는 것으로 나타난다(에너지관리공단,

2010).

미국은 에너지부와 환경보호청을 중심으로 관련 산업체, 학, 연구소 및 국제지열히트펌프협회

등이 참여하는 컨소시엄을 구성하여 다양한 보급 노력을 하고 있으며(그림 3-3 참조), 연방정부

차원에서는 에너지관리 프로그램(Federal Energy Management Program; FEMP)을 통해 연방정부

시설에 지열을 포함한 신재생에너지를 보급하고 있다(표 3-5 참조).


자료: 신현준(2004); 한국지하수토양환경학회(2008) 발췌.

❚그림 3-3. 미국 지열히트펌프 컨소시엄 구성

❚표 3-5. 미국의 지열시스템 지원정책

구분 지원내용

연방정부 1990년 부터 규모 시범사업 추진

미 연방정부 에너지관리 프로그램(FEMP)

주정부

주정부 차원의 시범사업 추진

IGSHPA 교육 참가자 교육비 50% 지원

지열히트펌프 시공 전 타당성 검토 지원(뉴욕 주: 지원 상한 5만 달러)

전력회사 리베이트(지불금액의 일부 환불, 캘리포니아 주: 1RT당 1,500

달러)

전력요금 절감 지원(전력요금 누진제도 개선)

타당성 검토 후 지열히트펌프 시스템 설계비용 지원

저소득층 지원(저소득층 주택에 지열히트펌프 시스템 도입)

세금감면 및 융자(연방정부와 주정부에서 각종 세금감면 및 초기 설치비

장기저리융자)

자료: 에너지관리공단 지열전문위원회(2007); 한국지하수토양환경학회(2008) 발췌.


나) 일본

일본은 화산지 가 발달한 지리적 이점을 이용, 온천과 지열발전을 중심으로 지열에너

지를 이용하고 있으며, 최근에는 기후변화 응을 위한 수단으로 지열히트펌프 시스템

도입에도 적극 나서고 있다. 일본의 연간 지열히트펌프 시장은 700~800 만 인 것에

반해 시장의 성장은 다소 느린 편으로, 2005년까지 지열히트펌프 시스템 설치 수는 약

130~140개에 불과하였으나 2002년 이후부터는 다시 큰 성장세를 나타내고 있다.

일본의 경우 도로제설을 위한 지열히트펌프 설치율이 전체 이용량의 20%에 이를 정도

로 높은 편이다. 기후적 특성상 겨울철에 눈이 많이 내리는 지역의 지방자치단체에서는

지열에너지를 이용한 도로의 제설시스템을 도입하여 현재 27개의 시설이 일본 전역에

설치되어 있으며, 매년 설치가 증가하고 있다(그림 3-4참조).

일본의 경우 지열의 이용 및 개발에 관하여 별도의 법규가 마련되어 있지는 않으며,

굴착은 온천법에, 시설의 승인은 지방정부의 위원회 결정에 의해 영향을 받는다.

자료: IEA(2006).

❚그림 3-4. 일본의 지열에너지 용도별 이용 현황


다) 스위스

스위스는 국토 2km2당 1 의 지열시스템이 설치되어 있을 정도로 지열시스템 밀도가

높은 국가 중의 하나이다. 1970년 말 지열시스템이 도입된 후 지속적으로 성장하여

지열히트펌프의 보급 수는 통계를 내기 시작한 1982년 이후 연평균 10% 이상의 증가율

을 보이며, 특히 20kW 미만의 소용량 시스템은 연간 15% 이상 증가하고 있다. 지열방식에

있어서는 수직밀폐형이 가장 지배적이며, 다음은 지하수 이용방식으로 우리나라와 유사

하다(그림 3-5참조).

자료: Rybach(2002).

❚그림 3-5. 스위스의 지열시스템 방식별 분포

스위스는 국가에너지 프로그램인 ‘스위스에너지(SwissEnergy)’와 스위스 지열단체 총

연합회 위원회(SGS Committee)를 통해 지열에너지 보급에 힘쓰고 있으며, 경제적 인센

티브(시스템 가격이 기존 보일러와 동등, 이산화탄소 배출세 면제, 친환경적 시스템 도입


에 따른 전기료 환급 등) 제도를 통해 지열시스템의 보급 확 에 큰 성과를 거두고 있다.

라) 캐나다10)

캐나다는 기후 특성상 주로 건물 난방용으로 지열히트펌프 시스템을 활용하고 있으며,

전체 가구 중에서 히트펌프를 사용하는 비율은 아직까지 4~9.3% 수준으로 낮으나 지속

적으로 증가하고 있는 추세이다. 캐나다에서의 천부지열 이용은 지열히트펌프(GHP),

수층 열에너지저장(ATES), 광산수 에너지, 온천 리조트의 네 가지로 분류되며, 전체

설치용량은 2010년 말 기준 1,126MWth이다. 천부지열에너지 이용 중 95% 이상이 지열

히트펌프이며, 매년 10~15%의 증가율을 나타낸다. 지열히트펌프 시스템이 설치된 곳의

1/3은 상업 및 공공기관 또는 복합주택지역이다.

캐나다는 국민과 사업자들의 지열히트펌프 시스템에 한 이해를 증진시키고 보급을

촉진시키기 위하여 일반주택용과 상업용 건물을 구분하여 일반적 소개, 에너지 절감,

설치방법(지열방식, 루프, 히트펌프의 선택 등), 환경적 고려사항, 관련 법규 등을 담은

가이드라인을 제작하여 배포하고 있다. 또한 지열히트펌프의 보급 촉진을 위하여 지역별

로 다양한 인센티브(예를 들어 일정 기한까지의 지방세 면제 등)를 제공하고 있다.

마) 스웨덴11)

스웨덴은 천부지열 이용량과 지열히트펌프 시스템 보급이 가장 많은 국가 중 하나이다.

1980년 초반 지열히트펌프 시스템(GHP)이 도입된 이후 1985년까지 5년 사이 약 5만

가 보급되었으며 이후 10년간 유가하락으로 GHP 시장이 축소되어 연평균 2,000

정도 판매되다 1995년부터 정부의 지원과 보조금 제도로 2001~02년에 주거용 주택의

90%인 2.7만 가 설치되었다. 2005년 기준으로 총 약 20만 의 GHP가 보급된 것으로

10) 한국지하수토양환경학회(2008) 발췌, 인용.

11) 한국지하수토양환경학회(2008) 발췌, 인용.


추산된다.

지열히트펌프 방식별로는 수직밀폐형이 80% 이상이고 부분 단일 U 튜브(PE, 직경

40mm)이며, 수직의 경우 평균 125m 그리고 수평밀폐형의 경우 총연장 350m 정도를

설치한다. 최근 다세 규모 주택의 지열히트펌프 시스템에 한 관심이 고조되어 이

분야 시장전망이 양호한 것으로 나타났다.

바) 독일

독일은 전 세계적으로 지열시스템의 기술과 도입에서 선도적인 역할을 하고 있는 국가

로, 1996년 1,782 , 2000년 4,744 , 2004년 9,249 그리고 2005년에는 13,250 의 지열

히트펌프가 판매되어 설치되었다. 독일 전체 히트펌프 판매에서 지열히트펌프가 차지하

는 비중은 1980년 에는 30%보다 작았으나, 1996년 78%, 2002년 82%, 2005년 73%로

평균 70% 이상 매우 크게 나타난다. 지열히트펌프를 지반 이용방식(GCHP)과 지하수

이용방식(GWHP)으로 구분하여 비교해 보면(1996~2005) 지하수 이용방식이

13.6~21.2%(평균 16.6%)를 차지하여 우리나라(약 30% 수준)와 비슷하거나 약간 낮은

수준으로 나타난다. 최근에는 지하수 이용시스템의 설치사례가 다소 증가하고 있으나,

주류는 여전히 지반 이용방식이다.

독일의 지열히트펌프는 주로 가정용으로 설치되었으며, 최근에는 사무실 건물 등에

용량 시스템의 설치사례가 증가하고 있다. 개보수 건물에 기존의 보일러를 체하거나

신축건물에 지열시스템과 보일러 등을 함께 설치하기도 한다. 지열을 직접 이용하는 시설

은 140여 개가 있으며, 주로 집중난방(지역난방), 건물난방 및 스파 시설로 구성된다.


2) 국내 현황

2000년 들어서면서 처음으로 지열히트펌프 시스템을 도입한 우리나라는 지난 2~3년

동안 연간 100% 이상의 지속적인 성장세를 보일 정도로 시장이 확 되고 있다. 2003년

말까지 약 30개소에 불과했던 지열히트펌프 시스템은 2007년에는 48,716kWth, 2008년에

는 118,893kWth가 설치되었으며, 2009년에는 누적 설치용량이 약 334,000kWth에 이르

렀다.

정부는 지열히트펌프 시스템의 보급 확 를 위하여 ‘공공기관 설치의무화사업’, ‘일반

보급보조사업’, ‘지방보급사업’, ‘융자사업’ 등의 지원제도를 운영하고 있다. 정부보급사업

을 통한 지열히트펌프 시스템은 주로 교육시설과 사회복지시설에 적용되고 있으며, 그

외에도 공공기관과 상업용 건물 그리고 산업시설에 시공되었고, 최근 그린홈 100만 호

사업을 통한 보급사례도 나타나고 있다. 또한 지식경제부에서는 시설원예 농가를 상으

로 약 1,100억 원 규모의 ‘시설원예 지열설비보급사업’을 2009년 시행하였으며, 현재 농림

수산식품부가 주관하고 있는 이 사업은 2010년부터 2014년까지 매년 2,000억(국고 1,200

억, 지방비 400억, 자부담 400억)을 지원할 계획이다. 이 사업을 통한 용량까지 추가하면

국내 보급량은 크게 증가할 것으로 예상된다.

<표 3-6>은 정부의 보급사업 및 설치의무화 사업을 통한 국내 지열히트펌프 보급 현황

을 나타낸 것이다.


❚표 3-6. 보급사업 및 설치의무화사업을 통한 국내보급 현황

구분 2005년 2006년 2007년 2008년 2009년 2010년 합계

그린홈

100만 호

개소 - - - - 292 1,421 1,813

용량(kWth) - - - - 5,024 13,694 18,718

일반보급

보조

개소 29 41 38 22 11 9 150

용량(kWth) 8,832 16,604 27,535 14,046 6,828 5,113 78,958

지방보급

보조

개소 15 17 7 139 36 19 233

용량(kWth) 5,247 3,717 2,622 88,564 14,393 11,089 125,632

설치의무

화 사업

개소 147 123 107 146 391 351 1,265

용량(kWth) 34,119 32,593 17,921 20,164 70,294 71,945 247,036

합계개소 191 181 152 307 730 1,800 3,461

용량(kWth) 46,820 52,914 48,078 122,774 96,539 101,841 468,966

주: 2005년 수치는 2005년까지의 누적실적치이며, 2010년 실적은 사업승인을 기준으로 함. 자료: 에너지관리공단(2011).

민간사업에 의한 지열히트펌프 시스템의 국내 보급 현황에 한 정확한 통계자료는

아직 없으나, (사)한국지열협회의 2009년 조사결과에 따르면 민간재원으로 시공된 용량은

19,950kWth이고, 25,760kWth이 시공 중이며, 설계 중인 용량 93,800kWth를 더하면 약

140MWth가 2009년과 2010년에 시공될 것으로 추산된다.12) 또한 지열히트펌프 시스템

외에도 개별·지역난방, 온실, 온천 등의 직접이용 설비용량은 2010년 말 기준 약

43.6MWth로 추정된다.13)

국가지원 보급지원사업에 의한 보급량과 민간사업에 의한 보급량을 합산할 경우, 2010

년 기준 우리나라의 지열에너지 직접이용 설비용량은 약 652MWth이다.

12) 에너지관리공단(2010).

13) 송윤호(2012).


국가지원 보급지원사업 규모를 살펴보면, 먼저 그린홈 100만 호 사업의 경우 2009년에

292개의 주택에 약 39억 원을 지원한 것을 시작으로 2010년에는 1,421개 주택에 약 115억

원을 지원하여 약 3배로 지원규모가 확 되었다. 일반보급사업의 경우 2010년 현재까지

150개소에 386억 원 가량이 지원되었으며, 2006년에 41개소 95억 원 규모의 가장 높은

지원 실적을 나타낸 후 점차 하향세를 나타내고 있다. 지방보급사업의 경우 2010년까지

231개 사업에 약 1,002억 원이 지원되었으며, 특히 2008년에는 139개소에 734억 원이

지원되어 가장 큰 실적을 나타내었다. 세 사업을 종합하면, 2010년 현재까지 총 1,449개

사업에 1,542억 원 가량이 지원된 것으로 나타난다.

❚표 3-7. 보급사업 및 설치의무화사업 지원 현황

(단위: 백만 원)

구분 2005년 2006년 2007년 2008년 2009년 2010년 합계

그린홈 100만 호 - - - - 3,868 11,504 15,472

일반보급 보조 5,776 9,541 8,351 7,689 4,153 3,065 38,575

지방보급 보조 5,914 3,740 2,266 73,394 9,093 5,769 100,176

합계 13,695 15,287 12,624 83,091 19,123 22,348 154,223



나. 심부지열 이용 현황

1) 국외 현황

2010년 현재 전 세계 24개 국가에서 526기, 설비용량 약 10,715MWe의 지열발전 플랜트

가 운영되고 있으며, 연간 약 67,246GWh의 전기를 생산하고 있다. 전체 플랜트 중 88%가

미국(3,093MW), 필리핀(1,904MW), 인도네시아(1,197MW), 멕시코(958MW), 이탈리아

(843MW), 뉴질랜드(628MW), 아이슬란드(575MW)에 있다(그림 3-6참조).

자료: Bertani, R.(2010).

❚그림 3-6. 국가별 지열발전시설 현황


최초의 지열발전 플랜트는 1913년 이탈리아 Larderello에서 건설되었으며, 1970~80년

를 시작으로 지열발전 플랜트의 보급이 급격히 증가하였다. 최근 5년 동안을 살펴보면,

2005년 8,933MWe에서 연평균 약 4%(350~400MWe)의 성장세를 보여 2010년에는

10,715MWe에 이르렀으며(그림 3-7참조), 2015년에는 약 18GWe에 이를 것으로 전망되

고 있다(에너지관리공단, 2010).

자료: 송윤호(2012).

❚그림 3-7. 전 세계 지열발전용량 증가 추이(MWe)

방식별 설비용량을 살펴보면, 1단습증기 41%(3,294MWe), 건증기 27%(2,878MWe),

2단습증기 20%(2,092MWe), 바이너리(binary) 11%(1,178MWe), 배압(back pressure)방

식 1%(145MWe)의 점유율을 보였다. 반면 플랜트 수에 있어서는 전체 526기 플랜트 중

바이너리 방식이 236기로 44%를 점유하여 다른 방식보다 많은 비중을 차지하고 있다(그

림 3-8참조).



❚그림 3-8. 전 세계 지열발전 플랜트별 보급 비율

가) 미국14)

미국은 지열발전 부문에서 세계 최고의 기술력을 보유하고 있으며, 설비용량에서도

세계 최고를 기록하고 있다. 미국 지열에너지협회에 따르면, 2011년 미국의 지열발전

플랜트 설비용량은 약 3,102MWe이며, 15개 주에서 146개 정도의 지열개발 프로젝트가

계획, 진행되고 있는 것으로 나타난다. 또한 향후 지열에너지 생산량은 수년 안에 현재보

다 약 3배 증가할 것으로 보이며, 9~15개 주에서 이러한 발전용량을 갖출 것으로 예상하고

있다.

미국 에너지부(DOE)에서는 지열발전을 위해 GRED(Geotheraml Resource

Exploration Development), HDR(Hot Dry Rock) 프로젝트 등 국가주도의 연구개발을

추진하고 있으며, 각 주별로도 지열분야 연구개발이 진행 중이다. 또한 지질과학 국가연구

실 주도의 연구과제도 수행하고 있다.

2009년 미국 에너지부(DOE)는 새로운 지열자원의 탐사와 개발 및 선진적 지열기술

연구에 최 약 3억 3,800만 달러를 미국 재생에너지법 자금으로부터 조성하였으며, 39개

14) 녹색기술정보포럼(2011); 한국지하수토양환경학회(2008) 발췌 인용.


주의 123개 프로젝트를 상으로 민간기업, 학술기관, 원주민부족 사업체, 주정부 및 DOE

산하 국립연구소에 지원하였다. 또한 민간 및 연방정부 이외의 공적자금 3억 5,300만

달러가 비용 분담금으로서 프로젝트에 추가된다. 이 조성금은 새로운 지열지 의 특정과

개발에 한 것으로 혁신적 탐사, 굴착 프로젝트와 데이터 개발, 수집을 통하여 지열개발

에 동반되는 선행투자 위험을 경감하기 위한 것이며, 전국에 걸친 지열히트펌프 실증설비

의 보급과 창조적 파이넌스 제안을 지원한다. 조성금의 상으로 선택된 프로젝트와 내용

은 <표 3-8>과 같다.

❚표 3-8. 미국 에너지부의 지열시스템 자금지원 방안

구분 비용 및 상 프로젝트 내용

혁신적 탐사와 굴착최 9,810만 달러

24개 프로젝트

혁신적 감지, 탐사와 지열공 굴착기술을 기용

하여 새로운 지열자원 개발

석유, 가스 자원

개발과정에서의 부산물

최 2,070만 달러

11개 프로젝트

방 하게 존재하나 현재 미개발된 새로운

저온 지열자원 개발

석유 및 가스 굴착과정에서 발견된 지열자원

EGS(Enhanced

Geothermal system)

연구개발

최 8,150만 달러

45개 프로젝트

EGS(Enhanced Geothermal system)

기술 연구개발사업

EGS(Enhanced

Geothermal system) 실증

최 5,140만 달러

3개 프로젝트

EGS(Enhanced Geothermal system) 실증사

업(탐사, 굴착, 개발)

지열 데이터의 개발, 수집

및 유지관리

최 2,460만 달러

3개 프로젝트

새로운 지열자원의 특성 및 평가를 지원하기

위한 국가 전체의 포괄적 지열자원 DB 구축

지열히트펌프 실증최 6,190만 달러

37개 프로젝트

학술기관, 주 정부청사, 상용빌딩 등 다

양한 건물의 냉난방에 활용되는 지열히

트펌프 실증

자료: 녹색기술정보포럼(2011) http://www.gtnet.go.kr


나) 필리핀15)

필리핀은 미국에 이어 세계 2위의 지열발전에너지 생산국으로, 국토가 환태평양 조산

에 위치하고 있어 지열발전에 매우 유리한 이점이 있다. 필리핀은 특히 ‘Wet Steam Fields'

활용 발전분야에서는 세계 최고 수준으로, 1979년 최초로 지열발전소를 가동하기 시작했

으며, 2010년 기준 전체 전력 생산량의 14.66%를 지열발전이 차지한다(그림 3-9, 표 3-9참

조). 필리핀 석유공사의 자회사인 EDC에 따르면, 필리핀 전국에 확인된 지열에너지 잠재

량은 2,048MWe이며, 그 외에도 4,790MWe의 잠재적인 지열에너지를 보유한 것으로 파

악하고 있다.

자료: KOTRA & Globalwindow(2012).

❚그림 3-9. 필리핀 에너지 공급 현황

15) 필리핀 에너지부 웹사이트(http://www.doe.gov.ph); 필리핀 EDC 웹사이트(http://www.energy.com.ph); KOTRA & Globalwindow 웹사이트(http://www.globalwindow.org) 발췌 인용.


❚표 3-9. 필리핀의 전력생산 현황

(단위: GWh)

구분 2008 2009 2010

석유 4,868 5,381 7,101

수력 9,843 9,788 7,803

지열 10,723 10,324 9,929

석탄 15,749 16,476 23,301

기타 재생에너지 63 79 90

천연가스 19,576 19,887 19,518

합계 60,821 61,934 67,743


2010년 말 기준으로 필리핀에서는 12개의 지열발전소가 운영 중이며, 설비용량은

1,966MWe이다. 지열발전량의 부분은 EDC(Energy Development Corporation)와 미

국 석유회사 유노칼(UNOCAL)의 자회사인 PGI(Philipine Geothermal Incorporated)

2개 업체에서 생산하고 있다. 특히 EDC는 최 규모인 Malitbog 플랜트를 포함해 현재

5개의 지열 발전소를 운영하며, 필리핀 전체 지열발전량의 약 60%인 1177.9MW를 생산하

고 있다.

필리핀은 2009년 “필리핀 에너지 계획 2009~30”을 수립하고 만성적인 전력부족 문제

와 고유가 시 에 원유 수입을 체하는 주요 수단으로서 지열발전에 주목하고 보급

활성화에 노력하고 있으며, 그 일환으로 10년 내 1,200MW 수준의 발전용량을 증설할

계획을 마련하였다. 이 가운데 610MW는 정부기업인 PNOC-EDC에서 추진하고, 나머지

는 민간기업의 투자로 충당할 예정이며, 이에 필요한 매년 36개의 지열정 중 25개는

PNOC-EDC가, 나머지 11개는 민간기업의 재원으로 추진하여 2012년까지 매년 지열에너

지 생산량을 0.8%씩 늘려갈 방침이다. 필리핀 정부는 지열에너지를 통해 향후 10년간

연평균 25MMBOE 상당의 원유수입 체효과와 6억 달러의 외화절약 효과를 거둘 것으로

기 하고 있다.

필리핀 정부는 만성적인 전력부족 해소를 위해서 신재생에너지, 지열발전, 체에너지


분야 등에 한 높은 관심과 함께 집중적인 지원을 아끼지 않고 있으나, 실제 정부 노력에

도 불구하고 이들 분야에 한 민간투자는 저조한 상태이다. 민간기업의 투자 부진은

인식부족과 환경·사회문화적인 우려, 기술제약 등의 요인이 복합적으로 작용하는 것으로

알려지고 있다. 그럼에도 불구하고 향후 정부의 지속적인 민간유치 노력에 따라 필리핀의

지열발전량은 미국을 제치고 세계 최 의 지열발전 국가로 성장할 전망이다. <표 3-10>은

필리핀 정부에서 지열개발 기업에 지원하는 투자 인센티브를 정리한 것이다.

❚표 3-10. 필리핀의 지열개발 기업 투자 인센티브

소득 외 모든 세금 면제

소득세 산정 시 정부 지분 제외

관련 기계, 장비, 부품, 원료 수입 시 관세 면제

자본재에 해 10년간 감가상각 인정

외국인 근로자(가족 포함) 고용 인정

자본재, 이익금 본국 회수(송금) 보장

지열발전의 경우, 형 프로젝트로 금융, 기술이 복합된 FTAA(Financial Technical

Assistance Agreement) 방식으로 추진 시 외국기업에 해 100% 지분 허용


다) 인도네시아16)

인도네시아는 세계 최 지열발전 잠재량(29,038MW)을 갖춘 나라로 평가되며, 국토

전역에 걸쳐 약 276개의 지열발전 유망지역이 존재한다. 지열발전 잠재량 부분은 자바(46.5%),

수마트라(34.8%)에 집중되어 있다(표 3-11 참조).

16) KOTRA & Globalwindow 웹사이트(http://www.globalwindow.org) 발췌 인용.


❚표 3-11. 인도네시아 지역별 지열발전 잠재량 분포

구분 발전 유망지역 수 발전 잠재량(MW)

수마트라 86 13,516 (46.5%)

자바 71 10,092 (34.8%)

발리, 누사퉁가라 27 1,767 (6.1%)

칼리만탄 8 115 (0.4%)

술라웨시 55 2,519 (8.7%)

말루쿠 26 954 (3.3%)

파푸아 3 75 (0.3%)

합계 276 29,038 (100%)


2011년 기준 인도네시아의 지열발전용량은 1,198MW로 세계 3위의 규모이며, 전체

잠재량의 4.9%만 개발된 상태이다. 현재 운영 중인 지열발전소는 7개소이며, 지역적으로는 자바

지역에 전체 용량의 93.9%가 집중되어 있다(표 3-12 참조). 운영 중인 지열발전소 중 6개소가

Flash Steam형 방식을, 1개의 발전소가 Dry Steam 방식을 사용하고 있다.

❚표 3-12. 인도네시아 지열발전 운영 현황

업체 위치 설비용량(MW)

PT. PERTAMINA Geothermal Energy(PGE) Sibayak, North Sumatera 12

JOC PGE-Chevron G. Salak, Ltd. G. Salak, West Java 375

JOC PGE-Star Energy Geothermal, Ltd. Wayang Windu, West Java 227

PT. PERTAMINA Geothermal Energy(PGE) Kamojang, West Java 200

JOC PGE-Chevron G. Indonesia, Ltd. Darajat, West Java 255

PT. Geo Dipa Energi Dieng, Central Java 60

PT. PERTAMINA Geothermal Energy(PGE) Lahendong, North Sulawesi 60

자료: 인도네시아 광물에너지자원부(2011).

인도네시아 정부는 지열발전용량을 2012년에 3,442MW, 2025년까지 9,500MW로 확


하여 전체 에너지 수요의 5%를 지열발전으로 충당할 계획이다(그림 3-10참조). 지열발전

의 확 를 위하여 민간부분과 외국기업의 참여를 적극 유도하고, 기존 발전소의 효율성

개선, 유망 발전지역에 한 경제적 타당성 분석 확 , 3,000℃ 이상의 초고온 지열을

활용하는 기술개발을 위한 R&D 투자 확 를 적극 추진하고 있다.17) 한편 인도네시아

광물에너지자원부는 2011년 지열발전 시추실패를 비해 3,500억 루피아(3,900만 달러)

의 예산을 배정하였다.


❚그림 3-10. 인도네시아 지열발전 로드맵

인도네시아 지열발전 업체는 주로 탐사, 시추 및 파이핑(Piping)에 주력하고 있으며, 자본투자

나 설비공급, 교육 등의 역할은 일본, 이탈리아, 독일, 뉴질랜드, 아이슬란드의 글로벌

회사들이 주로 수행한다. 일본 JBIC(Japan Bank for International Cooperation)의 경우

이미 2006년 인도네시아 정부와 IPP(Independent Power Plant)발전소 건설에 적극 협력

하기로 협정을 체결하고 Sumatera Sarulla 지열발전소 건설에 8억 달러를 투자한 바

있다. 또한 향후 일본 기업들이 프로젝트에 참여하게 될 경우 인도네시아 지열발전에

투자를 확 할 것이라고 밝히고 있다. 미국 USTDA(United States Trade and

17) KOTRA & Globalwindow(2011).


Development Agency)의 경우 2개 지열발전 프로젝트 타당성 검토에 160만 달러를 무상

지원해 주기로 결정하였다. 총 지원금액 중 약 73만 달러는 자국 기업인 AECOM USA가

참여하는 PT. Star Energy Geothermal Halmahera에 지원되며, 나머지 약 93만 달러는

자국 기업인 Raser Technologies가 참여하는 PT. Indonesia Power에 지원될 예정이다.

인도의 TATA Power 사는 북 Sumatera에 있는 55MW급 Sonik Merapi(향후 200MW로

확 ) 입찰에 참가할 예정이며, 인도네시아 PT. Supraco와 컨소시엄을 체결할 예정으로

프로젝트 규모는 1억 1,000만~1억 6,500만 달러이다. 한편 세계은행은 신재생에너지를

사용하는 국가 지원을 위해 4억 달러를 책정했으며, 인도네시아의 지열발전 선정 가능성

이 높은 것으로 전망되고 있다.

라) 일본18)

일본은 화산지 에 위치한 지리적 이점으로 세계 3위의 지열자원량을 보유하고 있으나,

발전능력은 불과 540MW로 세계 8위 수준이다. 1973년 석유파동 후 화석에너지를 체하

기 위한 자원으로 지열이 각광을 받았으며, 이데미츠 흥산과 규슈 전력이 1996년에 지열발

전 운전을 시작하기에 이르렀다. 그러나 이후 원자력 발전을 추진하는 에너지 정책 전환으

로 지열발전 보급은 시들해졌으며, 1997년 새로운 에너지법에서 ‘신에너지’ 카테고리에서

벗어나 1999년 운전을 시작한 도쿄전력 하치조지마 지열발전소를 마지막으로 상업용

신규건설은 중단되었다. 이는 앞서 언급한 로 원자력 발전을 추진하는 에너지 정책의

전환에 기인한 바도 크나, 일본 내 풍부한 지열자원이 부존되어 있는 자연공원 내의 개발

규제, 지하자원의 개발 리스크, 거액의 초기 투자비용, 장기간의 개발기간, 기타 지열자원

이용자와의 관계 등에도 기인한다. 2010년 지열발전 설비용량은 540.09MW로 1996년의

528.90MW에 비해 1.9%의 증가에 그쳐 14년간 보합상태가 지속되고 있다.

그러나 최근 원자력 발전에 한 안정성 논란이 가속화 되는 것과 맞물려 일본에서

18) 한국지하수토양환경학회(2008); 야노경제연구소(2011) 발췌 및 인용.


다시 지열발전이 주목을 받고 있다. 일본의 지열발전 설비용량은 2011년 이후 10년간

새로이 약 180MW의 지열발전 설비가 도입되어, 2020년에는 약 721MW가 될 것으로

예측되고 있다. 또한 현재 몇몇 형 지열개발계획이 추진됨에 따라 2030년까지 약

200MW의 발전용량이 추가로 증가될 것으로 전망된다.

일본의 지열발전 시장규모는 약 580억 엔 규모로 집계되고 있으며, 지하자원조사 약

10억 엔, 지열발전 플랜트 건설·추가 굴착 약 20억 엔, 메인터넌스 약 20억 엔, 전력시장

약 530억 엔 가량으로 분석된다. 신규개발을 위한 지하자원조사 및 지열발전소의 신설은

거의 이루어지지 않는 상황이며, 지열발전 시장은 매전시장 및 기설 플랜트의 메인터넌스,

추가 굴착을 중심으로 구성되어 있다.

2010년 이후에는 바이너리 발전시스템 시장으로의 진출이 활발해지고 있으며, 2020년

까지의 소규모 바이너리 시스템 도입량은 10MW로 예측되지만, 향후에는 기술경쟁으로

인한 시스템의 가격저하·소형화 및 성능·발전효율의 향상 등을 통해 시장이 확 될 것으로

예상된다.

2011~20년의 일본 국내 지열발전 시장규모는 약 8,490억 엔 규모로 급격히 확 될 것으

로 예측되며, 발전소 신설시장이 약 870억 엔, 지하자원조사가 약 250억 엔, 기설 플랜트의

추가 굴착·증기배관 등 부설이 약 200억 엔, 메인터넌스가 약 230억 엔, 매전시장이 약

6,940억 엔 가량 될 것으로 전망된다. 또한, 2011~2020년도의 일본계 메이커의 터빈·발전

기 등의 수출시장 규모는 약 3,200억 엔으로 추산되므로, 이 기간의 지열발전의 국내

산업규모는 약 1조 1,690억 엔에 달할 것으로 예측된다.

마) 독일19)

독일의 지열발전은 2003년 11월 Mecklenbrug-Vorpommern 주의 Neustadt-Glewe

19) KOTRA & Globalwindow 웹사이트(http://www.globalwindow.org) 및 한국지하수토양환경학회(2008) 발췌 및 인용.


시에서 시설용량 약 230kW 규모의 설비가 운영되면서 시작되었으며, 2007년에는

Rheinland-Pfalz 주의 Landau 시에 3MW 규모의 발전소가 가동되면서 첫 MW 단위의

지열발전 시설이 운영되었다. 같은 해 가동이 시작된 운터하힝 지열발전소는 독일에서

가장 규모가 큰 지열발전소로 한 차례 장비교체 과정을 걸쳐 2008년 재가동되었으며,

지하 3,400m에서 약 122℃의 지열수를 끌어올려 연간 38MW의 열과 3.4MW의 전력을

생산하고 있다. <표 3-13>은 독일의 주요 지열발전 시설에 하여 정리한 것이다.

❚표 3-13. 독일의 주요 지열발전소

프로젝트(가동시기) 전력생산 규모(MW) 열생산 규모(MW) 열수 온도(℃)

노이슈타트-글레베(2003) 0.23 7 98

란다우(2007) 3.80 6 155

운터하힝(2008) 3.36 38 122


독일은 2000년 재정된 재생에너지법(Renewable Energy Act)에 의해 지열발전 전력의

단가가 결정되며, 이를 기반으로 지열발전 프로젝트들이 라인분지 상류, 뮌헨, 북부 독일

등에서 진행되고 있다. 또한 독일 연방정부는 지열발전 프로젝트 장려 정책을 새롭게

정비하여 2009년 1월에 재생에너지법을 개정하였으며, 새로운 출금 제도를 도입하여

지속적인 연구를 지원하고 2억 유로의 투자금을 마련하여 총 20개의 새로운 프로젝트를

승인, 추진하고 있다. 또한 효율과 기술 등에 따라 보조금 제도를 마련하여 운영하고

있으며(표 3-14참조), 유럽에서는 최초로 열수발굴보증보험을 통하여 지열발전 투자에

가장 큰 걸림돌이던 높은 굴착비용을 보증함으로써, 충분한 열수 확보가 불가능하게 되었

을 경우에도 투자금 회수에 한 부담감을 최소화하였다. 2001년 발주된 운터하힝 프로젝

트는 이러한 열수발굴보증보험의 혜택을 받은 최초의 프로젝트이다.


❚표 3-14. 독일의 지열발전 보조정책

보조금 항목 내용

보조금(cent/kWh)

2009~11년

(10MW 이하)

2012년 이후

(용량제한 없음)

기본금지역공급자는 20년간 고정가 구입의무를

가짐(이 가격은 10MW 이하 발전소에 한함).16 25

조기가동 2015년 이전 가동에 들어가는 발전소에 한함. 4

열효율복합발전소에서 20% 이상의 열발전을 할

경우3

기술

EGS의 Petrothermal 기술을 사용할 경우(예

: Hot Dry Rock system, Deep Heat Mining,

Hot Wet Rock, Hot Fractured Rock,

Stimulated Geothermal System)

3 5

자료: KOTRA & Globalwindow(2010); 독일연방환경청.

독일은 2020년까지 열수방식 지열발전 설비규모가 약 280MW에 이를 것으로 예상되

며, 연간 18억 kWh에 이르는 전력을 생산하게 될 것으로 전망하고 있다. 모든 지열발전

분야의 에너지 생산량은 2020년 82억 kWh에 이를 것으로 전망되며, 지속적으로 성장세를

유지하여 2030년에는 전력생산 규모가 850MW에 이를 것으로 예상하고 있다.

2) 국내 현황

우리나라에서 지열을 에너지원으로 개발하고자 하는 시도는 1960년 말부터 시작되었으며,

1991년 최초로 과학적 탐사기법을 이용하여 실제적인 지열개발 시추를 통해 지역난방에

까지 활용하고자 하는 연구개발사업이 착수되었다. 이 사업은 경남 마산·창원 부근의

심부 지열수를 개발하여 지역난방에 활용하고자 하는 계획으로, 과학적 방법을 동원한


탐사를 통하여 부존자원량을 확인하고 경제성을 분석하는 단계에까지 이르게 된다. 또한

비슷한 시기에 제주도에서도 지열개발을 위한 연구개발사업이 동시에 추진되기도 하였으

나, 높은 시추비용에 따른 위험부담과 정부의 인식부족으로 그 이상의 진행은 되지 못하였

다. 그러다가 2000년 이후 고유가와 에너지 안보에 한 중요성이 부각되면서부터 한국지

질자원연구원을 중심으로 규모 심부지열자원 개발연구 프로젝트가 다시 시작되었으며,

이후 국내 심부지열자원 개발과 관련된 많은 연구성과들이 나타나고 있다.20)

정부에서도 심부지열에너지 활용의 필요성과 중요성을 재인식하여 국가에너지기본계

획을 통하여 심부지열 기술의 개발과 설치확 목표를 명시하였으며, 정책적으로 지원하

는 방안을 모색하고 있다. 「제3차 신재생에너지 기술개발 및 이용보급 기본계획」에서는

2030년까지의 지열 간접이용 개발목표를 지열발전 플랜트 개발 및 실증화로 설정하고,

심부 지중 탐사, 설계, 시공기술개발을 중점적으로 추진함과 더불어 지역 지열발전소

건설에서의 각종 사회·환경적 문제에 처 가능한 방안마련 연구를 추진하도록 하고 있다.

단계별로는 2010년까지 1MW급 소형 지열발전 플랜트를 구축하고, 2020년까지 10MW

이하급 중형 지열발전 플랜트를, 2030년까지 10MW 이상급의 형 지열발전 플랜트를

구축하는 것으로 목표를 설정하고 있다.

2012년 현재 국내에는 아직 전력을 생산하는 지열발전 설비는 없으나, 지열발전 개발

및 이용을 위한 탐사와 핵심기술 개발, 실증 사업들이 추진 중이다. 2009년부터 석모도

지역에서 추진 중인 지열개발사업의 경우, 지하 3km 이내에 부존하는 저온 지열열병합발

전에 활용할 수 있는 지열자원 확보를 위한 조사·탐사·개발과 이용을 위한 종합적인 지질

자원 핵심기술 개발과 함께, 한반도 지열 이상 분포, 생성원인과 지질학적인 연관성

규명 등을 목표로 연구가 진행 중이다. 이 사업은 2015년까지 국내 최초의 지열열병합발전

실현을 목표로 추진 중이며, 발전용량 200kWe, 열용량 5MWth 이상의 지열수 자원 확보

를 통하여 연간 4,000toe 이상의 화석연료 체와 7,000톤 이상의 이산화탄소 배출저감

20) 송윤호 외(2006).


효과를 가져올 것으로 기 된다. 현재는 약 70℃의 지열수 자원을 확보하여 석모도 지역의

지역난방과 시설영농, 양식업 등에 공급하고 있다.

한편 2012년 9월에는 경북 포항시에 2015년 상업운전을 목표로 EGS 발전소 건설사업

이 시작되었다. 이 사업은 아시아에서는 최초로 화산지 가 아닌 곳에서 지하 5km 내외에

부존된 지열에너지를 이용하여 전력을 생산하는 1.5MW급 발전설비를 건설하는 계획으

로, 총 사업비 473억 원이 소요되며 이 가운데 정부가 195억 원을 투입하게 된다. 2011년부

터 2012년까지 진행되는 1단계 사업에서는 총 113억 원(정부 65억 원, 민간 48억 원)이

투입되어 지열발전의 경제적 타당성 확인(3km, 100℃)을 위한 시추작업이 진행된다. 또한

2단계 사업(2012~15년)에서는 총 360억 원(정부 130억 원, 민간 230억 원)을 투자하여

지열발전을 위한 플랜트 설비를 건설하게 된다.21)

21) 가스신문(2012).

제4장

지열에너지 잠재량 및 보급계획과의 연계 분석


1. 지열에너지 잠재량의 개념과 분류

지열에너지는 증기 또는 지열수와 같은 지하유체의 류나 마그마의 유동과 관련이

있어 이동성이 높은 특성을 가지기 때문에 특정 지역에 부존하며, 이동성이 없는 지하자원

에 적용하는 일반적인 ‘부존량’의 개념을 적용하는 것은 적합하지 않다. 그럼에도 불구하

고 신재생에너지의 정량적 평가의 필요성 때문에 지금까지 여러 연구자들에 의해 지열

부존량에 해 다양한 정의가 제시되어 왔다. 지열에너지는 이를 활용코자 하는 방법(발

전, 저온 지열원 직접이용 또는 지열히트펌프)에 따라 그 정의가 달라지는 관계로 아직까

지 전 세계적으로 통일된 개념은 없으며, 표준화된 정의와 평가방법 또한 정립되어 있지

않다. 최근 미국 및 아이슬란드에서의 발전 및 지역난방에의 활용 사례를 바탕으로 한

연구 결과가 발표된 바 있는데, 이에 따르면 전 세계에서 이용 가능한 최소 잠재량은

1.5TWth 정도로 추정되고 있다(표 4-1참조). 그러나 이는 지열이 높은 지 에서 고온의

지열을 활용하는 경우만을 고려하여 산정한 것이므로, 지열히트펌프를 활용할 경우 이보

다 훨씬 높은 잠재량이 예상된다.

❚표 4-1. 미국 및 아이슬란드 사례를 통해 산정된 전 세계 자원 잠재량

구분 최소 추정부존량확인된 자원으로부터

추정된 부존량최 추정부존량

발전에 이용할 수 있는 자원량 0.05 TWe 0.2 TWe 1~2 TWe

직접이용 가능 자원량 1 TWth 4.4 TWth 22~44 TWth

전체 부존량 1.5 TWth 6 TWth 30~60 TWth

주: 하첨자 e는 전기에너지, th는 열에너지를 말하며, 1TWh는 연간 약 750Mtoe에 해당함. 자료: 에너지관리공단(2010).

Muffler and Cataldi(1978)는 지열을 광물자원에 한 개념을 바탕으로 부존량 관점에

서 접근하였으며, 100년 미만의 기간 동안 경제·기술적으로 개발이 가능하게 될 자원으로

51제4장 지열에너지 잠재량 및 보급계획과의 연계 분석 •••

접근가능한 부존잠재량(accessible resource base)으로 정의하고 체적법(volumetric

method)을 이용하여 부존량을 평가하였다. 체적법은 특정 심도 구간 내 지하 암반이

가지고 있는 온도(또는 열량)와 전체 부피를 곱하는 방식이다. 접근가능한 부존잠재량은

지질학적 확실성에 따라 예상매장량, 추정매장량, 확정매장량으로 분류하며, 경제성에

따라 부존매장량, 가용매장량으로 분류하게 된다.

자료: 송윤호(2008).

❚그림 4-1. Muffler and Cataldi(1978)에 따른 지열 부존량의 정의와 분류


한편 Rybach(2010)는 부존잠재량에 해 보다 정리된 개념을 발표하였으며, <그림 4-2>

에 나타낸 바와 같이 이론적, 기술적, 경제적, 지속가능, 그리고 개발가능(developable)

잠재량으로 구분하였다.

자료: Rybach(2010).

❚그림 4-2. Rybach(2010)에 따른 지열 부존량의 정의와 분류

현실적으로 볼 때 기술적 잠재량은 추정매장량의 근거가 될 것이며, 경제성을 만족할

경우에는 경제적 잠재량이 된다. Rybach(2010)에 의해 새롭게 도입된 개념인 지속가능

(sustainable) 잠재량은 50년 정도 동일한 생산량이 유지될 수 있는 수준의 개념이다.

개발가능 잠재량은 지정학적 및 사회적인 입지조건을 고려하고 정책적인 면까지 포함되

어 실제 현재 상황에서 개발할 수 있는 에너지량을 말한다.

2. 우리나라의 지열에너지 잠재량

우리나라는 10여 년 전까지만 해도 지열에너지 활용 실적이 거의 전무하여 합리적인


추정을 위한 자료가 전혀 없는 실정이었기 때문에, 우리나라와 지열부존 상황이 유사한

실정에서 지역난방이나 열펌프 활용이 매우 활발한 스위스의 경우를 참고하여 동일한

면적당 활용량을 가정하여 이용가능 자원량을 추정하여 왔다.

최근 국제적으로 심부지열 개발과 이용에 한 관심이 높아지면서 우리나라에서도 한국지질자

원연구원을 중심으로 우리나라의 심부지열에너지 잠재량에 한 조사 연구가 활발히

수행되었으며 의미 있는 결과들이 제시되고 있다. 반면 천부지열 잠재량의 경우 국내

상황을 고려하여 제시되고 있는 연구가 아직까지 없어, 본 연구에서 여러 전문가의 의견

및 문헌조사를 통해 잠재량을 산정하였다.

가. 심부지열 잠재량

지난 2008년 한국지질자원연구원과 에너지기술연구원의 연구결과에 따르면, 우리나라

의 심도 5km 기준 전체 부존잠재량은 2,352,347백만 toe이며, 개발가능한 발전시설 입지

조건을 고려한 가용잠재량은 부존잠재량의 6.81%인 160.13백만 toe이다. 또한 125℃에서

의 발전효율 최 10%를 적용(Clauser, 2006)하고 2%의 열회수율(MIT, 2006)과 가동률

73%(WEC, 2007)을 적용한 기술적 잠재량은 23.4백만 toe이다(표 4-2 참조).

❚표 4-2. 우리나라의 심부지열 잠재량

구분 내용 잠재량(ktoe)

부존잠재량 심도 5km 내 전국의 지열에너지 부존 총량 2,352,347,459

가용잠재량

개발가능 지역의 부존량(남한 면적의 6.81%)

125℃ 이상 지역 선정

발전시설 입지 고려

고도 200m 이하로 한정

160,131,880

기술적 잠재량

현 기술수준으로 개발가능한 잠재량

열회 수율 2%, 발전효율 125℃ 기준 최 10%,

가동률 73% 적용

233,793



한편 2011년 한국지질자원연구원에서는 EGS(Enhanced Geothermal System)발전기술을

기반으로 하여 우리나라의 심부지열자원 잠재량을 산정하였으며, 이에 따르면 지하 3~10km

범위의 이론적 잠재량은 6,975GW로 2010년 우리나라 총 발전용량인 76GW의 약 92배에 달하는

것으로 나타났다. 지하 3~6.5km 깊이 구간 및 개발행위가 가능한 지역만을 고려하고 또한 암반으

로부터의 열 회수율(0.14)과 발전시설의 온도 특성까지 포함해서 산출된 기술적 잠재량은 온도하

강요소 10℃를 고려할 때 총 19.6GW이며, 만약 온도하강요소를 경제적 잠재량에 포함시킬 수

있도록 제외한다면 기술적 잠재량은 56GW로 늘어난다(표 4-3).22)

❚표 4-3. EGS 기반 우리나라의 심부지열 기술적 잠재량 산정 결과

심도전 국토 비

가능 지역 면적 비율(%)

온도강하를 고려한

기술적 잠재량(MW)

온도강하를 고려하지 않은

기술적 잠재량(MW)

3~4km 4.15 707 823

4~5km 19.75 4,181 7,738

5~6km 31.94 8,838 24,102

6~6.5km 37.95 5,841 23,276

합계 19,567 55,939

자료: 송윤호 외(2011).

22) 송윤호, 백승균, 김형찬, 이태종(2011), “우리나라 EGS 지열발전의 이론적 및 기술적 잠재량 평가”, 「자원환경지질」 44(6): 513-523.


(a) 3~4km (b) 4~5km

(c) 5~6km (d) 6~6.5km

자료: 송윤호 외(2011).

❚그림 4-3. EGS 기반 우리나라의 심부지열 잠재량 분포도


나. 천부지열 잠재량

천부지열이란 일반적으로 지표 아래 약 200~300m 이내의 토양과 암석이 태양 복사열이

나 지구 내부의 마그마 열 때문에 보유하고 있는 지중열이거나 약 10~15m 심도 이하의

지하수가 보유하고 있는 에너지를 의미한다. 특정 깊이의 천부지열은 계절에 상관없이 연중 거의

일정한 온도를 유지하는 특성이 있다(그림 4-4 참조).

❚그림 4-4. 천부지열의 개념과 깊이에 따른 온도분포

지열발전과 같이 간접이용에 활용되지 못하는 모든 지열자원은 이론적으로 직접이용이

가능하나, 에너지 활용방식에 따라 잠재량이 달라질 수 있으므로 이에 한 고려가 필요하

다. 지금까지 지열에너지 자원 잠재량의 산정 또는 추정은 모두 지하로부터 열 또는 유체

를 추출하는 관점에서만 이루어졌으나, 최근 지열펌프를 포함한 직접이용이 확 됨에

따라 전 세계적으로 열펌프 이용 등 에너지를 활용하는 방식을 포함한 직접이용 지열자원

잠재량에 한 평가의 필요성이 제기되고 있다.

천부지열에너지 잠재량을 산정하는 방식은 아직까지 국제적으로 공인된 방법론이 없으

며, 히트펌프 이용까지 고려하여 천부지열 잠재량을 별도로 산정한 선행연구도 찾아보기


어렵다. 앞서 언급한 바와 같이, 지열발전과 같이 간접이용에 활용되지 못하는 모든 지열

자원은 이론적으로 직접이용이 가능하므로 이는 가장 큰 포괄적 의미에서의 천부지열

잠재량이라고 할 수 있다. 반면 이렇게 산정된 잠재량에는 최근 가장 흔한 형태의 지열에

너지 이용방식인 히트펌프 이용 잠재량은 포함되지 않는다. 본 연구에서는 지열원 온도에

따른 에너지 분포를 이용하여 직접이용이 가능한 지열 잠재량과, 지하수 이용량 및 국내

지반 열특성을 이용하여 히트펌프(개방형 및 밀폐형)의 활용이 가능한 천부지열에너지

잠재량을 구분하여 산정하였다.

1) 지열원 온도 직접이용 잠재량 산정

Stefanson(2005)은 미국과 아이슬란드의 지열수 온도별 분포 조사를 통하여 온도가

증가할수록 지열수 분포빈도가 지수 함수적으로 감소한다는 결과를 제시한 바 있다. 단위

질량당 에너지는 온도에 따라 증가하므로 특정 온도범위에서의 에너지량을 분포 수와

그 온도에서의 에너지를 곱하여 구할 수 있는데, 이에 따라 계산된 온도별 에너지량의

분포도는 <그림 4-5>와 같다.23) 그림에서와 같이, 130℃ 이하의 지열자원 부존량은 전체

부존량의 약 68%를 차지한다. 고온의 지열이 필요한 지열발전과 달리 직접이용이 가능한

130℃ 이하의 지열수 또는 증기는 비교적 전 세계에 고르게 분포하고 있으므로, <그림

4-5>의 온도별 에너지량 분포가 우리나라에도 유효하다는 가정하에 <표 4-2>에서 제시된

가용잠재량을 기준으로 지열에너지 직접이용 잠재량을 추정할 경우 부존량은

340,280Mtoe이 된다(표 4-4참조).

23) Povarov and Tomarov(2006); modified from Stefanson(2005).


자료: Stefanson(2005).

❚그림 4-5. 지열원 온도에 따른 지열에너지량의 분포

❚표 4-4. 우리나라의 지열원 온도 직접이용 가능 잠재량24)

구분 내용 잠재량(Mtoe)

전체 잠재량 전체 매장량 2,352,800

심부지열발전

가용잠재량

개발가능 지역의 부존량(남한 면적의

6.81%)

125℃ 이상 지역 선정

발전시설 입지 고려

고도 200m 이하로 한정

160,132

직접이용 가능 잠재량 가용잠재량(접근가능 부존량) 340,280

자료: Stefanson(2005).

단, 우리나라의 경우 125℃ 이상의 고온 지열수를 지열발전에 사용하도록 되어 있으므

로 이를 기준으로 하였으나, 실제 화산 에서의 지열발전이 활발하게 진행 중인 미국과

24) Stefanson(2005)에 의한 잠재량 산정은 지열원 온도가 가진 에너지량을 기반으로 하므로 지중의 일정한 온도차를 이용하는 지열히트펌프에 의한 잠재량은 배제되어 있다. 따라서 ‘천부지열’ 신 ‘직접이용’이라는 용어를 선택하였다.


아이슬란드에 비해 우리나라는 125℃ 이상의 지열발전 가능자원이 적기 때문에 실제

125℃ 이하 지열자원 부존량은 전체의 70% 이상을 차지할 것으로 예상된다.

2) 지열히프펌프 이용 잠재량 산정

지반은 토양 입자 또는 암반 등 고체와 입자 사이의 공극 또는 암반의 절리면, 균열,

파쇄 등에 포함된 공기와 물로 이루어져 있다. 이중 공기는 지하수위 위의 불포화 에

만 존재하여 절 량이 적고 열용량이 미미하므로 천부지열 에너지의 보급 잠재량은 토양

및 암반과 지하수의 온도와 외기 온도의 차에서 발생하는 에너지를 주어진 시간에 얼마나

획득할 수 있는지에 따라 결정된다. 한편 물질 에너지의 이용량은 물질이 가지는 에너지

용량과 기술적 획득률에 따라 결정되므로 에너지 용량이 크더라도 기술, 환경, 경제적

구속 조건에 의해 획득이 제한되면 이용량이 한정될 수 있다. 여기에서는 지열에너지

이용에 있어서의 구속 조건들을 함께 고려하여 천부지열에너지 잠재량 중 지열히트펌프

의 이용가능 잠재량을 산정하였다.

가) 지하수의 직접이용

지하수는 지반의 고체 성분에 비해 열용량이 높아 지하수 관정을 이용하여 지하수를

분리해 내면 가장 효율적으로 지열에너지를 사용할 수 있다. 이와 같은 이용방식을 사용하

는 표적인 예가 온천수의 사용이며, 이 외에도 시설원예단지의 수막보온, 지열히트펌프

(Ground-Source Heat Pump, GSHP) 중 개방형 열교환기를 이용한 냉난방 등이 활용되

고 있다. 과도한 지하수 사용은 지하수위 변동으로 바람직하지 않은 지하수 유동을 야기하

고 지반을 약화시킬 수 있으므로, 지하수 지열의 이용은 안전하고 지속가능한 지하수

사용량에 의해 제한될 수 있다.

2002년 지하수관리 기본계획에 따른 10년 빈도 가뭄을 가정한 이수안전 지하수 개발량


117억 m3/yr25) 중 지하수 이용량 38억 m3/yr26)을 제외한 지하수량을 이용하면 <표 4-5>와

같이 보급잠재량 3.9Mtoe/yr(설비용량 5.2GW)를 예측할 수 있다.

❚표 4-5. 지하수 직접이용에 의한 지열에너지 잠재량

구분 수치

지속가능한 지하수 사용량 79억 m3/yr

물의 열용량 4.185kJ/kg/℃

열교환 온도차 5℃

물의 밀도 1,000kg/m3

잠재량79억 m

3/yr × 4.185kJ/kg/℃ × 5℃ × 1,000kg/m

3

= 3,948ktoe/yr (5.2GW)

지열에너지 시스템은 양수 후 회수까지 걸리는 시간이 짧은 경우가 부분이므로 이수

안전 지하수 개발량을 적용한 보급잠재량은 매우 보수적으로 산정된 것이다.

나) 폐쇄형 GSHP

전 세계적으로 천부지열 에너지원 활용을 위해 가장 보편적으로 사용되고 있는 시스템

은 밀폐형 열교환기를 사용한 GSHP로, 개방형 시스템과 달리 토양과 암반을 포함한

지반을 열원으로 사용한다. 밀폐형 GSHP의 설치를 위해서는 열교환기 설치를 위한 공간

이 필요해 에너지 이용의 구속 조건으로 작용한다. 열교환기는 그 배열에 따라 수평형과

수직형으로 구분되는데 토지이용도가 높은 우리나라의 특성상 수직형에 한 선호도가

절 적으로 높다고 볼 수 있다. 지반의 열전도율 및 열용량은 지하수에 비해 낮아 지열

에너지 회수의 구속 조건이 된다. 지반 열특성은 토양 또는 암반의 재료특성 이외에도

25) 문현주(2007).

26) 국토해양부(2010).


간극률, 포화도 등 구조적 특성에 따라서도 변하며, 연중 기후변화에 의해서도 영향을

받는다. 따라서 밀폐형 GSHP의 열 획득률을 정확하게 산정하기 위해서는 상 지반에

한 열전달 거동 시험 및 모델링이 필요하다. 일반적인 지반 조건에서 수직밀폐형 GSHP

가 지반으로부터 취득할 수 있는 개략적인 열량은 <표 4-6>과 같다.

❚표 4-6. 수직폐쇄형 GSHP의 열교환기 천공 길이당 열 획득량

항목 구분 1 구분 2

Operation Period 1,800h 2,400h

Ground Type

Poor underground & Dry sediment 25W/m 20W/m

Normal underground & water-saturated sediment 60W/m 50W/m

Consolidated rock 84W/m 70W/m

자료: Tim Dwyer and Yan Evans(2010). www.cibsejournal.com/cpd/2010-04/

한편 시스템의 안전한 설치 및 열 간섭현상 방지를 위해 보어홀간 일정 거리를 유지하여

설치하고 있으며, 국내의 경우 5~7m 정도의 이격거리를 두고 있는 것으로 알려져 있다.

이의 평균값인 6m를 구속 조건으로 설정하여 수직밀폐형 GSHP의 보급잠재량을 산정하

면 <표 4-7>과 같다.

❚표 4-7. 수직밀폐형 GSHP에 의한 지열에너지 잠재량

항목 수치

천공 길이당 열 획득량 20W/m

천공 길이 100m

천공 설치 가능 면적 125.447km2(2010년 건축허가면적)

천공간 이격거리 6m

잠재량20W/m × 100m × 125.447km2 × 6m

= 5,249ktoe/yr (7.0GW)

계산된 보급잠재량은 가정용 12kW급 GSHP를 약 1,161,500 가동(가동률 50%)할

수 있는 에너지이며, 이는 우리나라 한 가구당 약 0.07 보급 가능하고, 2011년 기준

에어컨 보급률 0.61 의 10% 이상을 GSHP로 신할 수 있는 양에 해당한다.


3) 우리나라의 천부지열 잠재량 산정 결과 및 시사점

<표 4-8>은 앞서 산정한 천부지열 잠재량을 종합하여 나타낸 것이다.

❚표 4-8. 우리나라의 천부지열에너지 잠재량

구분 잠재량

지열원 온도 직접이용 가용잠재량 340,280 Mtoe/yr

히트펌프 이용가능

잠재량

지하수 직접이용 3,948 ktoe/yr

폐쇄형 GSHP 5,249 ktoe/yr

소계 9,197 ktoe/yr

표에서 나타난 바와 같이, 지열발전과 같이 간접이용에 활용되지 못하는 상 적으로 낮은 온도

(125℃ 이하)의 모든 지열자원은 이론적으로 직접이용이 가능하며, 이 관점에 따라 산정한

우리나라의 천부지열 잠재량은 약 340,280Mtoe이다. 이는 선행연구에서 제시된 우리나라

의 심부지열자원 잠재량 중 가용잠재량을 바탕으로 Stefanson(2005)에 의해 제시된 지열

원 온도별 에너지량 분포에 따라 산정된 결과로 이론적인 값에 가까우며, Rybach(2010)이

제시하고 있는 실제 개발 가능량과 가장 가까운 경제적 잠재량과는 큰 차이가 있을 수

있다.

한편 외부 환경에 영향을 받지 않고 일정하게 유지되는 지하수 또는 지중의 온도를

이용하여 냉난방에 활용하는 히트펌프 설비의 이용가능 잠재량은 약 9.2Mtoe이다. 이는

우리나라의 지하수 이용 가능량과 열적 특성 지반의 열적 특성을 이용하여 산정한 이론적

인 값이며, 지하수의 직접이용 설비와 수직밀폐형 설비에 해서만 산정되어 있어 실제

이용가능한 잠재량과는 차이가 있을 수 있다.

이와 같이 연구에서 산정된 결과값은 이론적 수치에 가까우며 실제 이용가능한 값과는

큰 차이가 나타날 수 있다.


현재까지 우리나라를 비롯하여 해외에서도 천부지열잠재량에 한 연구는 거의 이루어

지지 않고 있다. 우리나라의 경우 지리적인 제약으로 인해 심부지열자원의 활용이 제한되

는 반면, 사계절이 뚜렷한 기후적인 특성에 의해 히트펌프 등을 이용한 천부지열자원의

활용도가 높다는 측면을 감안할 때, 향후 객관적 지표를 통한 천부지열 잠재량을 산정하여

이를 바탕으로 보급 목표를 설정하는 것이 중요할 것으로 판단된다. 또한 현재까지 천부지

열에너지의 기술적, 지속가능, 경제적 잠재량 산정을 위한 공인된 방법론이나 객관적

지표가 확립되어 있지 않으므로, 향후 별도의 추가 연구를 통하여 방법론을 마련하는

것이 우선되어야 한다.

3. 지열에너지 보급 목표

｢제1차 국가에너지 기본계획｣에서는 2030년까지 신재생에너지의 보급 비중을 전체

1차 에너지 수요량의 11%까지 점차 확 하는 목표를 설정하고, 신재생에너지를 신성장동

력 산업으로 육성하기 위하여 우리가 강점을 가지고 있고 산업파급 효과가 큰 세부기술,

즉 풍력, 태양에너지, 바이오에너지에 초점을 맞추어 한정된 자원을 집중함으로써 국내기

술 개발 및 보급을 적극 추진하는 전략을 세웠다. 원별 목표전망을 살펴보면, 현재의

폐기물 중심에서 바이오에너지, 태양에너지, 풍력 등 자연 재생에너지 중심으로 전환되며,

해양에너지, 지열, 태양열, 풍력 등의 증가율이 높게 나타나는 반면, 현재 비중이 높은

폐기물과 수력의 증가율은 낮아질 전망이다(표 4-9참조).


❚표 4-9. 국가에너지기본계획에 의한 신재생에너지원별 공급 목표27)

(단위: 천 toe)

구분 2008년 2010년 2015년 2020년 2030년연평균

증가율

태양열33

(0.5)40

(0.5)63

(0.5)342(2.0)

1,882(5.7)

20.2

태양광59

(0.9)138(1.8)

313(2.7)

552(3.2)

1,364(4.1)

15.3

풍력106(1.7)

220(2.9)

1,084(9.2)

2,035(11.6)

4,155(12.6)

18.1

바이오518(8.1)

987 (13.0)

2,210(18.8)

4,211(24.0)

10,357(31.4)

14.6

수력946

(14.9)972

(12.8)1,071(9.1)

1,165(6.6)

1,447(4.4)

1.9

지열9

(0.1)43

(0.6)280(2.4)

544(3.1)

1,261(3.8)

25.5

해양0

(0.0) 70

(0.9)393(3.4)

907(5.2)

1,540(4.7)

49.6

폐기물4,688(73.7)

5,097(67.4)

6,316(53.8)

7,764(44.3)

11,021(33.4)

4

합계6,359(2.58)

7,567(2.98)

11,730(4.33)

17,520(6.08)

33,027(11.0)

7.8

전체 1차 에너지 247,000 253,000 270,000 287,000 300,000 0.9

자료: 국가에너지위원회(2008).

지열에너지의 경우, 2008년 9천 toe에서 2020년 544천 toe, 2030년에는 1,261천 toe로 연평균

25.5%씩 증가하여 전체 재생에너지 가운데 3.8%의 비중을 차지하게 될 전망이다. 단계별

기술개발 및 보급 목표를 살펴보면, 1단계인 2010년까지 지열히트펌프 시스템 설치가격

목표를 RT 당 370만 원으로 낮추고, 지열히트펌프 효율(냉방)을 4.5로 상승시키며, 1MW

급 이하 소형 지열발전 플랜트를 구축하도록 하였다. 2단계인 2020년까지는 지열시스템

설치가격 목표를 RT당 290만 원까지 낮추고, 지열히트펌프 효율을 5.0까지 상승시키며,

시스템 보급을 500,000RT까지 확 하고, 10MW급 이하의 중형 지열발전 플랜트를 구축

27) 국가에너지위원회(2008).


하는 목표를 설정하였다. 3단계인 2030년까지는 지열시스템 설치가격 목표를 RT당 250만

원까지 낮추고, 지열히트펌프 효율을 5.5까지 상승시키며, 시스템 보급을 2,200,000RT까

지 확 하고, 10MW급 이상 형 지열발전 플랜트를 구축하는 목표를 설정하고 있다(그

림 4-6참조).

자료: 지식경제부(2008).

❚그림 4-6. 지열에너지 단계별 기술개발 및 보급 목표

4. 보급 목표와 잠재량과의 연계 분석 및 시사점

<표 4-10>은 앞서 산정한 우리나라의 지열에너지 잠재량과 국가에너지기본계획에 의한

2030년 지열에너지 보급 목표를 비교하여 정리한 것이다.


❚표 4-10. 우리나라의 지열에너지 잠재량과 보급 목표(2030년)

구분 잠재량

심부지열

잠재량

심부지열 기술적 잠재량(2008) 233,793 ktoe

EGS 기반 심부지열에너지

기술적 잠재량(2010)

온도강하 고려 시 11,791 ktoe

온도강하 미고려 시 33,708 ktoe

천부지열

잠재량

지열원 온도 직접이용 가용잠재량 340,280,000 ktoe

히트펌프 이용가능 잠재량지하수 직접이용 3,948 ktoe

폐쇄형 GSHP 5,249 ktoe

히트펌프 소계 9,197 ktoe

2030년 지열에너지 보급 목표 1,261 ktoe

2030년 1차 에너지 소비량 300,000 ktoe

주: EGS 잠재량의 경우 <표 4-3>에 나타난 잠재량에 연간 설비이용률 80%를 적용하여 환산.

현재 우리나라의 지질학적 구조상 실제 적용가능한 지열에너지 시스템이 EGS 발전기

술과 지열히트펌프 시스템라고 볼 때, 우리나라의 지열에너지 잠재량 총합은 20,988ktoe

(온도강하 고려한 EGS 기술적 잠재량 11,791ktoe + 히트펌프 이용가능 잠재량 9,197ktoe)

으로 볼 수 있다. 2030년 정부의 지열에너지 보급 목표가 1,261ktoe이므로, 우리나라의

지열에너지 잠재량은 2030년 보급 목표의 17배 가량을 보유하고 있는 것으로 판단된다.

연구에서 산정된 잠재량은 기술적 잠재량을 기준한 것이며, 실제 지열에너지를 이용하

기 위해서는 경제적 타당성, 지속가능성 등이 추가적으로 고려되어야 한다. 이렇게 실제

지열에너지를 이용하기 위하여 고려해야 하는 지표들을 추가하게 될 경우 잠재량은 표에

서 제시하고 있는 잠재량보다 다소 줄어들 것으로 추정되나, 아직까지 이를 정확히 산정하

기 위한 방법론이 제시되고 있지 않으므로 정확한 수치를 판단하기 어렵다. 다만, 우리나

라에서 활용가능한 지열자원이 막연히 무한하게 존재하고 있는 것은 아닌 만큼, 지열에너

지 자원을 효율적이고 환경친화적이며 지속가능하게 사용하는 것이 무엇보다 중요할

것으로 판단된다.

제5장

환경적 영향 및 문제점 분석


1. 지열에너지 이용에 따른 환경적 영향

지열에너지는 자원의 특성에 따라 천부지열과 심부지열로, 또는 이용방식에 따라 직접

이용과 간접이용으로 나뉘며, 각각에 적용되는 기술도 다양하고 이에 따라 나타나는 환경

적 영향 또한 큰 차이가 있다. 본 연구에서는 지열에너지 활용에 따라 나타나는 환경적

영향에 하여 지중의 연중 일정한 온도를 냉난방에 활용하는 지열히트펌프 시스템과

고온의 심부 열원을 발전에 활용하는 지열발전 시스템을 중심으로 살펴보았다.

지열히트펌프 이용에 따라 나타나는 토양 및 지하수에의 영향은 시공, 운영 및 사용

후 폐기 단계에서의 오염물질 유입이나 시스템 자체적 요소(열, 유체, 지하수 등)에 의해

나타난다. 세부적으로는 천공과정 및 지열공의 부실관리에 따른 오염물질 유입, 히트펌프

냉매 누출, 지중열교환 루프에서의 열교환 유체 누출, 그라우팅 물질에 의한 영향, 지하수

온 변화에 따른 지하수 화학 및 미생물 변화, 재주입 지하수에 의한 수질오염, 지하수

사용에 따른 지반 침하 및 수량 변화, 사후 열교환 유체의 부적절한 방치, 소음·진동의

발생 등이 있다. 한편 활용한 지하수를 배출하는 완전개방형 시스템의 경우 배출수에

의해 주변 지표수의 온도변화를 야기할 가능성도 있다.

심부지열 이용에 따라 나타나는 환경적 영향은 온배수의 배출에 따라 주변 지표수

또는 해수 온도의 상승에 따른 영향, 굴착, 진입도로, 플랜트 건설과정에서 주변 지형,

경관 및 생태계 훼손, 열수나 증기에 함유된 CO2, H2S, NH3, CH4 등의 배출 및 고온에

의해 용해도가 높아진 NaCl, B, As, Hg 등의 배출에 따른 기오염, 열수 내 포함된

붕소, 불소화합물, 비소 등에 의한 주변 수역 오염, 열수 배출 및 재주입 과정에서의 미소진

동 발생, EGS(Enhanced Geothermal System) 공법 적용 시 인공 저류층 생성으로 인한

미소진동 발생, 다량의 지하수(열수) 사용에 따른 지반침하 발생 등이 있다.

이러한 내용들은 <표 5-1>에 정리하여 나타내었다.

69제5장 환경적 영향 및 문제점 분석 •••

❚표 5-1. 지열에너지 개발에 따른 환경적 영향

구분 내용

토양·지하수

천부

히트펌프 냉매, 지중열 교환기 열교환 유체(부동액) 누출

그라우팅 물질의 영향

재주입 지하수에 의한 원 수층 수질변화

사후 BHE 방치에 따른 열교환 유체 누출

BHE 심부천공으로 인한 수층(천부 및 암반 수층) 연결문제

지하수온 변화(열적 충격)에 따른 미생물학적 변화

재주입 지하수 수질에 의한 미생물학적 변화

공통 지열공을 통한 오염물질 유입

지하수 사용에 따른 지반 침하, 지하수량 변화 및 수리적 간섭

소음·진동

열펌프 지중열교환기(BHE 및 지하수관정) 설치 시 발생하는 소음·진동

발전

건설과정에서의 소음·진동 발생

열수 배출 및 재주입 과정에서의 미소진동 발생

EGS 인공 저류층 생성으로 인한 미소진동 발생

기 발전 열수나 증기에 함유된 CO2, H2S, NH3, CH4 등의 배출

고온에 의해 용해도가 높아진 NaCl, B, Hg 등의 배출

온배수

공통 지열수 배출에 따른 주변 지표수 또는 해수온도 변화에 따른

영향

발전 열수 내 포함된 붕소, 불소화합물, 비소 등에 의한 주변 수역

오염

경관 및 생태계 발전 굴착, 진입도로, 플랜트 건설과정에서의 지형, 경관 및 생태계

훼손

가. 천부지열 이용에 따른 환경적 영향

1) 천공과정에서의 오염물질 유입28)

지열에너지의 활용을 위한 천공과정과 실내기(히트펌프 및 실내 덕트 등)와 연결하여

28) 한국지하수토양환경학회(2008) 발췌 및 인용.


시스템을 완성하기까지에는 상당한 기간이 소요되며, 이는 일반적인 지하수 이용・개발

의 경우보다 더 길다. 이 기간 동안 적절한 관리가 없을 경우 강우 시 빗물의 유입 및

지표 오염물질의 지하 침투 등으로 인해 토양 및 지하수 오염이 발생할 가능성이 있다.

일례로 국내 A 학교 지열히트펌프 시스템의 경우 지열시스템 관정에서 채취한 지하수

에서 일반세균, 총 장균군, 장균군, 분원성 장균군 등 지표 유래 오염물질이 기준을

현저히 초과하여 검출된 바 있으며, 이는 지열시스템(SCW형)용 관정의 설치 중 부실한

현장 및 관정 관리에서 비롯된 것으로 분석되고 있다.

2) 히트펌프 냉매의 영향29)

히트펌프는 일반적으로 냉매(refrigerant)를 사용하며, 전통적으로 전 세계에서 가장

많이 사용되는 냉매는 HCFC-22(R-22)이다. 국내에서도 2008년까지 설치된 지열히트펌

프에 R-22가 거의 부분(약 96%) 사용된 것으로 보고되고 있다. 그러나 R-22는 염소를

포함하고 있어 오존층 파괴물질로 분류되어 전 세계적으로 이의 생산과 사용을 금지하는

추세이다. 캐나다의 경우 2020년까지 R-22의 사용을 완전히 금지할 계획이며(기존의

냉방기 또는 에어콘 시설만(0.5%) 2030년까지 유예), 스웨덴은 CFC, HCFC 계열의 냉매

사용을 완전히 금지하고 있다. 현재 R-22를 체하는 냉매가 연구개발 중이며, 최근에는

R-410A(HFC-32와 HFC-125의 혼합물)와 R407C(HFC-134a와 HFC-125의 혼합물)가 상

용화 중이다.

히트펌프 시스템 내의 냉매(국내의 경우 부분 R-22)는 오존 고갈 가능성과 독성 및

가연성이 있지만, 히트펌프의 내부에서 누출되어 토양 및 지하수 오염을 유발할 가능성은

매우 낮은 것으로 나타난다.



3) 지중열교환기 열교환 유체(부동액)의 누출30)

밀폐형 지열히트펌프의 경우 열교환 유체(heat exchange fluid)가 지중루프(수직형

및 수평형 모두) 내를 순환하며 열을 전달하게 된다. 열교환 유체는 지열히트펌프 설비가

냉방모드인 경우 실내의 열을 지중으로 방출하고, 반 로 난방모드일 경우에는 지중에서

흡수한 열을 실내로 전달하는 역할을 한다. 열교환 유체는 일반적으로 물과 동결방지제

(antifreeze fluid)로 구성되며, 때에 따라 부식방지제(anti-corrosive)가 첨가되기도 한다.

동결방지제는 동절기 동파방지를 위해 일정조건을 구비한 부동액을 사용하며, 루프 내를

순환하는 열교환 유체가 동결 가능성이 없을 경우 부동액을 첨가하지 않아도 된다. 국제지

열원 히트펌프협회(International Ground Source Heat Pump Association)에서는 열교

환 유체로 사용되는 부동액은 <표 5-2>와 같은 중요한 특성을 가져야 한다고 규정하고

있다.

❚표 5-2. 부동액이 갖추어야 할 기술적 특성 기준

구분 특성 기준 내용

물질생분해성 90% 이상 생분해가 가능해야 함.

부식성 지열시스템의 내부물질에 한 저부식성

성질

발화점 발화점 194℉(90℃) 이상

BOD5(10)℃ 생물학적 산소요구량 0.1~0.2g Oxygen/g

어는점 18℉(-8℃) 이하

독성 LD50(5g/kg)보다 작으면 NFPA 유해물질등급 1 초과 안 됨.

저장안정성 열/추위에 분리 혹은 탁도 증가 안 됨.

품질 품질 순도, 색깔 균질, 이물질 없음.

자료: 한국지하수토양환경학회(2008).



부동액은 일반적으로 메탄올, 에탄올, 프로필렌글리콜, 아세트산칼륨 등이 사용된다.

메탄올의 경우 부식성이 크고 생분해성이 낮으며, 사람이 장기간 고농도에 노출되면 두통,

멀미 등이 발생하게 된다. 에탄올은 마실 경우 알려진 발암성 물질이며, 메탄올과 에탄올

은 다른 부동액 물질에 비해 수질오염의 영향이 큰 것으로 평가되고 있다. <표 5-3>은

일반적으로 사용되는 부동액의 영향에 한 종합평가 결과를 나타낸 것이다.

❚표 5-3. 부동액의 영향에 대한 종합평가 결과

구분 Methanol EthanolPropylene

GlycolPotassium

AcetateCMA Urea

Life Cycle Cost □ □ ▣ ▣ ▣ □

Corrosion ▣ ▣ □ ▣ ▣ ■

Leakage □ ▣ ▣ ■ ■ ■

Health Hazard Risk ■ ▣ □ □ □ □

Fire Risk ■ ■ □ □ □ □

Environmental Risk ▣ ▣ □ ▣ ▣ □

Risk of Future Use ■ ▣ □ ▣ ▣ ▣

주: □ -미약하거나 잠재되지 않은 문제, ▣ -약한 문제발생 가능성, ■ -잠재적 문제. 사용자의 주의 필요. 자료: 한국지하수토양환경학회(2008).

각 국가의 정부나 지방정부가 제정한 법령조건에 따라 사용가능한 부동액의 종류는

차이가 있다. 미국의 경우 독성, 인화성 및 환경적 이유로 메탄올의 사용을 전역에 걸쳐

금지하고 있으며, 캐나다도 온타리오 주를 비롯한 다수 주에서 금지하고 있고, 에틸렌글리

콜의 경우도 동일하게 사용이 금지되고 있다. 우리나라의 경우 공업용 메탄올(10~20%)을

사용하는 경우가 가장 많다.

밀폐형 지중열교환 루프 내의 열교환 유체는 장기간 운영 중에 지중루프의 부식 혹은

자연적·인위적 사고로 인하여 누출될 수 있으며, 이로 인한 토양 및 지하수 오염의 가능성


이 있다. 또한 지열시스템의 수명이 다한 후 실내의 장치(히트펌프 및 덕트시설 등)들은

회수하거나 처리할 가능성이 크지만, 부분의 지중열교환기(BHE)는 연결 배관만 잘라

내고 지중부분은 적절한 처리 없이 방치할 가능성이 크므로, 이로 인해 지중루프 내에

남아 있는 부동액이 점차 누출되어 장기간 경과 후 지하수 오염을 유발할 가능성이 있다.

염화칼슘이나 염화마그네슘, 에탄올 등을 지중루프 내 부동액으로 사용할 경우 이들이

누출되면 주변의 그라우팅 물질의 수리전도도(hydraulicconductivity)를 증가시켜 지표

오염물질 등의 유입을 초래할 수 있다.

4) 그라우팅 물질의 영향31)

밀폐형(수직형) 지열히트펌프를 설치할 경우 150~200m 깊이의 보어홀(직경 약

150mm)에 U 루프를 설치하고, 루프와 보어홀의 빈 공간은 투수성은 낮으나 열전도성이

좋은 그라우팅 물질로 뒤채움을 하게 된다. 그라우팅은 BHE와 주변 지중과의 열교환을

원활하게 할 뿐만 아니라, 지상 오염물질이 공 내로 유입되거나 보어홀 주변 지하수가

지표로 유출되는 것을 막고, 또 다른 수층을 관통한 보어홀로 인해 상호 물질교환이

발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 그라우팅 물질은 이러한 역할을 하기 위해서 적절한

특성을 갖추어야 하는데, 일반적으로 수리전도도가 충분히 낮고(10¯⁷~10¯⁹ cm/sec), 열전

도 계수가 크며, 화학적으로 안정되고, 수축에 저항하며, 혼합이 용이해야 한다. 국내외에

일반적으로 사용하는 그라우팅 물질은 순수 벤토나이트, 벤토나이트/첨가제 혼합, 순수

시멘트, 시멘트/첨가제 혼합 등으로 구분할 수 있다.

그라우팅 물질은 수리전도도가 충분히 낮아 상부로부터 지표 오염물질을 막는 역할을

해야 하나, 장기간 운영에 따라 수축 등이 발생하여 그라우팅 구간에 틈(crack)이 발생하면

쉽게 지표 오염물질이 유입되어 지하수 오염을 유발할 수 있다. 또한 지중열교환에 따라



보어홀 주변에 온도가 상승하거나(특히 냉방모드) 시멘트계 그라우팅 물질을 사용할 경우

온도가 상승하여 그라우팅의 수밀성이 감소됨으로써 지하수 오염이 발생할 가능성도

있다.

밀폐형과 SCW형(혹은 개방형)의 뒤채움재인 그라우팅 물질( 부분 Na벤토나이트 +

규사)의 용탈(leaching)에 의한 지하수 영향은 Na와 Si의 부화(enrichment)로 나타날

수 있으나, 지하수 수질규제 항목에 해당 사항이 없다. 한편 시멘트계의 그라우팅 물질을

사용할 경우 pH의 상승으로 인한 지하수 이용성 감소 등 장기간의 수질교란이 발생할

수 있다.

5) 온도변화 및 재주입 지하수에 의한 영향32)

지하수 히트펌프 시스템(GWHP)의 경우 양수한 지하수는 열교환 후 방류하거나 혹은 수층으

로 재주입(SCW형+개방형(two well))하게 되며, 재주입 지하수는 양수한 원 수층에 주입을

하거나 때로는 상부 토양층에 주입하는 경우도 있다. 우리나라의 경우 완전한 개방형(two

well)은 드물며 부분 SCW(전체 지열원 히트펌프의 약 30%) 형태이다. 이 경우 양수한

지하수는 원래 수층으로 재주입된다.

지하수형 지열히트펌프의 경우 일반적으로 지하수의 온도만 이용하고 이용모드(냉방 혹은 난

방)에 따라 4~10℃ 정도 상승 혹은 하강한 지하수를 재주입하게 되며, 이로 인한 수층 수온

변화는 연간 10℃ 이내로 물리적 변화만 발생하므로 재주입 지하수와 원 수층 지하수의 수질에

큰 영향이 없는 것으로 평가되고 있다. 또 냉방모드와 난방모드의 주기적 전환으로 온도의

변화는 연중으로 보면 상쇄되는 것으로도 기 하지만, 지열히트펌프 시스템의 경우 상당

히 오랜 기간의 운영이 있은 후에야 온도변화로 인한 문제를 파악할 수 있는 측면이

있어 단정적으로 평가하기는 어렵다.



1993년 미국 뉴저지 리처드스톡턴 학교의 규모(1,681RT) 밀폐형 지열히트펌프 시

스템(수직루프 400천공 130m 깊이)의 4년간 운영결과에서는 연간 약 1℃ 지중온도가

상승한 것으로 보고되었으며, 스위스에서도 10m 깊이의 밀폐형 지열시스템의 10년간

운영결과(스위스의 경우 거의 부분 난방모드로 사용) 지중온도가 평균 4℃ 정도 상승한

것이 보고된 사례가 있다.

지하수(혹은 지중)의 온도변화는 기존 수층 지하수의 화학적 균형을 교란시켜 미생물

군집 및 용존 이온의 용해도(이온평형)에 영향을 미쳐 수질변화를 유발할 수 있으며, 수

층의 지하수 유동능력을 변화시킬 수 있다. 앞선 미국 뉴저지의 사례에서는 이러한 열적

변화로 인해 지열공(BHE)주변에 총미생물 수가 증가하고, 미생물수가 증가하지 않은

인접 지역의 경우 미생물 군집의 종류가 변한 것이 확인된 바 있다.

그러나 실제로 이에 해 보고된 연구사례는 많지 않으며, 열적 변화에 의한 미생물

환경의 변화는 지하수 히트펌프 시스템의 경우 찬물과 따뜻한 물이 만나는 경계부를

제외하고는 크게 변화가 발생하지 않는다는 연구사례도 있다(Kai et al., 2005). 미국의

연구보고(York et al., 1998)에 따르면, 규모 밀폐형 지열히트펌프 시스템에서 열적 변화

가 미생물환경에 미치는 영향을 살펴본 결과 상부 수층에서는 비교지역과 영향지역의

박테리아 수가 차이가 없거나 오히려 영향지역이 적은 데 반하여, 하부 수층에서는

확연히 구분될 정도로 조사기간에 걸쳐 모두 영향지역에서 박테리아가 증식된 것을 확인

하였고, 이는 지열히트펌프 시스템 장기간 운영에 따른 지온 증가 영향으로 해석하였다.

그러나 이러한 영향은 제한적인 온도영향 권역 내로 한정되며, 그 외부는 정상적인 상태라

고 보고하였다. 미국 에너지부(DOE)는 1980년에 지하수 히트펌프 시스템(GWHP)의 광

범위한 도입에 앞서 선행연구(Armitage et al.,1980)에서 적절한 수리지질조사에 기반한

설계만 있다면 본 시스템에 의한 미생물 환경적 및 수질 환경적 영향은 최소라고 보고하기

도 하였다.

또한 지하수 재주입은 수층의 수압과 용존산소 농도를 변화시켜 금속의 침전과 이산


화철의 산화를 유발할 수 있다. 국내에도 강변의 지하수(충적층 지하수) 등에서 혐기성

상태의 철과 망간의 양수에 의한 침전이 흔한 것으로 알려지며 유사한 환경에서 비슷한

현상들이 흔히 보고되고 있다. 또한 캘리포니아에서 재주입 지하수정에서 가장 문제가

되고 있는 것은 칼슘과 철의 침전이라는 보고가 있다.

산소가 많은 지하수(히트펌프를 빠져나온 지하수는 흔히 원래보다 용존산소가 증가)가

혐기성 상태의 수층에 주입되면 철수화물이 형성되고, 또한 용존산소의 증가는 산소의

존성 박테리아의 증가를 가져와 다시 2가 철의 3가 철수산화물 침전을 배가시키며, 이와

같은 현상은 지열배관에서도 발생할 수 있다.

북미, 캐나다 및 중국 등과 같이 난방부하가 큰 경우 재주입 지하수의 온도는 원 지하수

보다 낮아질 수 있으며, 이로 인하여 용존산소의 용해도가 증가하여 수층 수질조성에

변화를 유발할 수 있다.

원 수층이 오염되었을 경우(지열히트펌프 시스템 사용에 이상이 없는 항목일 경우도

있음) 이를 다른 수층에 주입한다면 지하수 오염을 유발할 수 있다. 우리나라에서는

현재 지하수형의 경우 생활용수 기준을 적용하고 있으므로 문제가 될 소지는 적다.

우리나라에서 지열히트펌프 시스템에 의한 혹은 지하수 재주입에 의한 수층 지하수

오염에 한 보고사례는 아직 없으며, 부분 수질에 문제가 없는 것으로 알려지고 있다.

그러나 이와 같은 시스템을 설치 및 운영한 지 얼마 되지 않아 섣부른 판단을 하기는

어려우며, 장기적인 모니터링이 필요하다.

한편 히트펌프 내부를 순환하는 지하수는 장기간의 운영에 따라 배관과 펌프로부터

금속(주로 Cu, Pb)이 용출(leaching)되어 원 수층을 오염시키거나 또는 살균제 및 방식

제 첨가에 의해 염소 및 용존 고형물질(TDS) 등이 이차적인 수질기준(secondary MCLs)

을 초과하기도 한다.

이러한 사례로 미국 뉴욕 주 알바니 시에서는 지열 재주입의 설계 잘못으로 케이싱을

충분한 깊이까지 설치하지 않아 지열히트펌프 재주입정에 의해 식수원(Underground


Source of Drinking Water; USDW)이 오염되는 사고가 보고된 바 있다. 재주입정의

지하수 시료를 분석한 결과 총 용존 고형물질(TDS)이 14,000mg/L이고 염소이온이

9,000mg/L에 달하는 것으로 보고되었다.33)

또한 1985년 Itasca-Mantrap Co-op가 소유한 지열히트펌프 재주입정 지하수에서

0.61mg/L의 납(Pb)과 1.8mg/L의 구리(Cu)가 발견되었는데,34) 납이 지열히트펌프 시스

템(배관 및 펌프)으로부터 용출된 것으로 추정하고 추가적인 모니터링을 하도록 조치를

취한 사례가 보고되었다. 1984년 미네소타 주 메이플우드 시의 재주입정 지하수에서도

0.061mg/L의 납이 검출되어 정화조치가 취해진 사례가 있다.

또한 주입 전의 재주입 지하수에 한 정기적인 수질검사(운전특성과 관련된 항목을

중심으로)를 고려하는 것이 필요하다.

6) 지하수 사용에 따른 지하수위 하강 및 지반 침하35)

지하수 히트펌프에서 지하수를 양수하여 재주입(다른 관정 또는 동일 관정)하지 않고

지표에 방류할 경우 일반적인 지하수 개발이용시설과 마찬가지로 지하수 사용량에 따라

지하수위 하강과 지반 침하가 나타날 가능성이 높다. 특히 도심지에 완전개방형 지하수

히트펌프를 다수 설치한다면 수리지질학적 안정성을 해쳐 일반적인 도심의 지하수 과다

사용에 따른 지하수위 하강 및 지반 침하 영향과 동일한 현상을 유발할 수 있다.

국내에서 완전개방형은 거의 없으며 부분 SCW형으로 양수한 지하수는 전량 혹은

부분 재주입하는 것으로 파악되고 있다. SCW형으로 시공하는 경우에는 기존의 지하수

개발이용시설과 동일하게 단기적으로 영향권역에 지하수위 하강을 유발하겠지만, 장기적

33) 미국에서는 TDS와 염소이온에 하여 이차적인 수질기준(secondary drinking water MCLs)을 각각 500mg/L과 250mg/L으로 설정한다.

34) 미환경청의 납 정화기준은 0.015mg/L, 구리 정화기준은 1.3mg/L이다.



으로는 물수지 균형을 이룰 것으로 예상된다. 면밀한 평가를 위해서는 지하수 모델링

분석 등 추가적인 연구가 필요하다.

7) 심부천공으로 인한 대수층 연결 및 수리적 간섭36)

미국, 캐나다 및 유럽 등(30~60m 이내, 개방형은 ~150m)과 달리 우리나라는 밀폐형과

SCW형의 지중열교환기(BHE 혹은 관정)를 설치할 때 심부(밀폐형은 150~200m, SCW형

은 ~500m)까지 굴착하고 있다. 이는 미국이나 캐나다의 경우 토양층(천부 충적 수층)이

두껍게 발달해 있는 반면, 우리나라는 얇은 토양층 밑에 바로 암반 수층이 발달해 있기

때문이다.

지중열교환기 설치를 위한 심부천공은 상부 충적 수층과 하부 암반 수층을 연결하는

통로가 될 수 있다. 시공 중 지표 오염물질이 유입되거나 혹은 시공상 결함(혹은 자연적

변형)으로 그라우팅에 손상이 가해지면 이를 통해 암반지하수까지 오염시키는 결과를

초래할 수 있다. 또한 이와 같은 보어홀 혹은 관정을 통한 직접적 유입이 아니더라도

하부 암반 수층에서 양수를 하게 되면 인근의 지하수 흐름이 상부 충적 수층에서 하부

암반 수층으로 향하게 되어, 두 수층을 분리하는 저투수층이 충분히 발달되어 있지

않다면 천층 수층의 오염이 하부로 확산될 수 있다.

지하수를 이용하는 히트펌프 시스템의 경우 일정 구역 내에 다수의 시스템을 설치할

때 일반 지하수 개발이용시설과 마찬가지로 수리적 간섭현상이 예상되며, 이로 인한 분쟁

의 소지가 있을 수 있다. 한편 국내에서 일반적으로 인식되고 있는 일부 과다설계에 의한

보어홀 천공수의 증가 및 천공 깊이의 과다로 인한 지하수 오염 가능성도 제기되고 있다.



8) 사용 종료 후 토지이용

수직형 지열히트펌프를 설치할 경우 일반적으로 수십 내지 수백 미터 깊이의 보어홀에

지중루프를 설치하게 되며, 원칙적으로는 사용이 종료된 후에는 이러한 지하부 시설물도

철거하는 것이 바람직하다. 그러나 현실적으로 이를 철거하는 데에는 기술적으로도 어려

움이 따르며 매우 큰 비용이 소요된다. 이에 따라 환경부에서는 사용 종료 후 열교환

유체를 전량 회수하고 지상에서 일정 깊이까지 절단한 후 투수성이 낮고 안정적인 그라우

팅 물질로 지열공과 루프를 봉인함으로써, 사후에도 오염물질이 지하로 유입되어 토양이

나 지하수가 오염되는 것을 방지토록 권고하고 있다.37) 이렇게 안정적으로 지열공과 루프

를 봉인하여 오염을 방지하는 것과는 별개로 향후 이 부지를 이용하거나 개발하는 것에는

일정 부분 제약이 발생하게 된다. 예를 들어 새로운 건축물을 건설하기 위해 기초공사를

하거나 수도, 가스 등 인프라 시설을 설치하기 위하여 토지를 굴착할 경우, 지중에 봉인된

루프 등의 시설물에 의해 방해받거나 또는 봉인된 지중구조물의 파손 등으로 인해 오염물

질이 이를 통해 지하로 유입, 토지나 지하수 오염을 유발할 가능성이 있다. 따라서 지열시

스템의 설치 단계에서부터 사용 종료 후의 토지이용이 고려되어야 하며, 천부지열 시스템

의 설치 정보가 종합적으로 관리되어 사후관리 및 토지이용에 활용될 수 있도록 해야

한다.

37) 환경부(2010).


나. 심부지열 이용에 따른 환경적 영향38)

1) 수질오염

지열발전 시스템의 설계에 따라 온배수의 배출량이 다르지만, 지열수 배출에 따라 지표

수 및 해수가 2~3℃ 정도 상승한다면 지역 수생태계에 미치는 영향이 크다. 온도변화에

민감한 수생식물 또는 어류가 폐사하므로 먹이사슬이 붕괴되어 어업과 양식업에 피해를

준다. 온배수를 냉각하여 방류하게 하는 경우도 있으며, 주변 생태계에 영향을 최소화하기

위하여 저장연못이나 냉각탱크를 거치기도 한다. 또한 지열발전 시스템으로부터 나온

온배수에는 고농도의 붕소, 불소화합물, 비소 등을 포함되어 있을 수 있으며, 이러한 경우

수처리를 위한 책이 필요하다.

2) 지형훼손

지열발전 개발을 위한 진입도로의 개설, 지온의 변화 조사를 위한 조사정 굴착 등의

과정에서는 지형훼손이 불가피하다. 일반적으로 지열발전에 필요한 부지는 300~700m

굴착 시에는 300~500㎡, 2,000m 굴착 시에는 1,200~1,500㎡가 필요하다. 이러한 공사는

그 지역의 지표지형을 바꾸고 식생 및 야생동물에 해를 끼칠 수 있다. 지열유체를 옮기는

파이프라인이나 지열이용 플랜트의 건설이 지형변경이나 생태계에 영향을 주고 지역경관

을 바꿀 수 있다.

38) 한국지하수토양환경학회(2008); Alyssa Kagel et al.(2007) 발췌 및 인용.


3) 대기오염

지열발전 플랜트의 열수나 증기 등의 지열유체에는 일반적으로 이산화탄소(CO2), 황화

수소(H2S), 암모니아(NH3), 메탄(CH4) 등의 가스성분이 포함되어 있으며, 온도에 의해서

용해도가 높아진 염화나트륨(NaCl), 붕소(B), 비소(As), 수은(Hg) 등이 공기 중에 배출될

수 있다. 초기의 지열발전 플랜트는 기오염의 문제가 컸으며, 황화수소가 가장 큰 오염

물질인 것으로 알려져 있다. 황화수소로 인해 사람이 악취를 느끼는 농도는 5ppb이며,

그 이상이 되면 인체에 악영향을 준다. 그러나 지열발전 시스템에 따른 기오염의 영향은

화석연료를 사용하는 발전시설와 비교할 때 매우 낮은 수준인 것으로 나타난다. 미국에서

지열발전설비 중 기오염 발생이 가장 큰 고온열수방식의 지열발전시설 3곳을 상으로

조사한 결과에 따르면, 지열발전 시스템에 의한 기오염물질 배출량을 기존의 석탄화력

발전시설과 비교했을 때 이산화탄소는 1/24, 이산화황은 1/10,837, 질산화물은 1/3,865 수준인

것으로 보고되고 있다(표 5-4 참조).

❚표 5-4. 지열발전 시스템에 따른 대기오염물질 배출

구분 NOx SO2 PM CO2

환경적 영향

호흡기 자극

기침

스모그 생성

수질 악화

호흡곤란

흉부압박감

호흡기 질병

생태계 파괴

천식, 기관지염

암, 기오염

시각적 장애

지구온난화

해수면 상승

홍수 위험

빙하 용해

지열발전 시스템 배출량

(lb/MWh)0 0 ~ 0.35 0 0 ~ 88.8

석탄화력발전 배출량

(Lb/MWh)4.31 10.39 2.23 2191

지열발전에 따른

연간 배출 저감량32,000톤 78,000톤 17,000톤 16,000,000톤

자료: Alyssa Kagel et al.(2007).


이 밖에 황화수소의 경우에도 탈황장치를 통해 그 부분이 제거되고 있으며, 미국의

경우 1976년 이후 지열발전시설 용량이 500MW에서 2,000MW로 증가한 반면, 황화수소

의 배출량은 시간당 1,900lbs에서 200lbs로 감소한 것으로 보고되고 있다.

4) 지반침하

다량의 열수를 지하로부터 꺼내 사용하면 열수가 차지하고 있던 부피만큼의 지반침하

가 발생할 수 있다. 지열발전 시스템에 따른 지반침하는 비교적 넓은 범위에서 천천히

진행되며, 문제가 되기까지 수년이 걸릴 수도 있다. 심각한 경우에는 10cm에서 1m에

이를 수 있으며 지열 플랜트나 인근 주택을 파괴할 수 있으므로, 다량의 열수를 뽑을

경우 지반침하를 장기간 모니터링할 필요가 있다.

5) 지진유발

일부 지역에서는 열수를 꺼내거나 다시 주입하는 경우(미국은 UIC 프로그램으로 규제)

지진의 원인이 되거나 지진의 빈도를 높일 가능성이 증가한다. 일반적으로는 지진의 규모

가 작아서 고정밀도의 지진계만으로 감지할 수 있으며, 규모의 지진이 발생할 가능성은

적은 것으로 보고 있다. EGS(Enhanced Geothermal System) 공법 적용 시에는 인공

저류층 생성으로 인해 미소진동이 발생할 가능성이 있다.

한편 2006년 12월 스위스 바젤에서는 EGS 개발로 인해 30여 차례, 최 리히터 규모 3.4의

지진이 발생한 사례가 있다. 그 원인은 사전 지질학적 검토의 부족으로 인해 지하부의 단층 존재를

파악하지 못한 상태에서 EGS 발전을 위해 지하 수 km까지 주입된 물이 지하의 단층 이동을

유발시켰기 때문인 것으로 밝혀졌다. 결과적으로 계속하여 시추할 경우 5억 달러 규모의

재산피해가 나타날 가능성이 높다는 과학적 검토 끝에 바젤 지역의 EGS 발전소 건설계획


은 중단되었다. 또한 스위스 정부는 이 사건으로 인해 도심지역 인근에서의 지열발전시설

건설을 금지하도록 조치한 바 있다.

6) 소음

지열발전소의 주요 소음원인은 냉각탑의 팬, 증기 배출기, 터빈 등이며, 지열유체를

반송하는 파이프라인에서도 소음이 발생하는 것으로 알려져 있다. 지열발전 플랜트에서

발생하는 소음은 일반적으로 환경 기준치를 초과하지는 않으며, 일반적인 운영과정에서

는 15~28dB, 건설과정에서는 51~54dB, 천공과정에서는 55dB 가량의 소음이 발생하는

것으로 나타난다(표 5-5참조). 그러나 소음은 지형적 조건이나 인접도 등 주변 환경에

따라 영향이 다르게 나타날 수 있으며, 인근 주민에 의한 민원의 소지가 많으므로 이에

한 주의와 책마련이 필요하다.

❚표 5-5. 지열발전 시스템 소음발생 정도

소음원 소음정도(dBA)

Geothermal normal operation 15 ~ 28

Near leaves rustling from breeze 25

Whisper at 6 feet 35

Inside average suburban residence, Near a refrigerator 40

Geothermal construction 51 ~ 54

Geothermal well drilling 54

Inside average office, without nearby telephone ringing 55

Speech at 3 feet, normal voice level 60

Vacuum cleaner at 10 feet 70

Garbage disposal at 3 feet 80

자료: Alyssa Kagel et al.(2007).


7) 환경적 영향에 대한 종합

심부지열의 이용에 따른 환경적 영향은 천부지열을 이용하는 경우에 비하여 영향의

가능성과 범위, 정도가 높은 편으로 나타난다. 그러나 발생하는 실제 영향의 정도나 범위

는 기존 화석연료를 이용하는 발전시설에 비하여 매우 낮은 수준이며, 지질학적 검토의

부족으로 발생할 수 있는 지진의 경우 등과 같이 특수한 경우를 제외하고는 체로 용인가

능한 수준이다(Lunis et al., 1991). 또한 다른 재생에너지를 이용하는 발전시설과 비교하

여도 가장 낮은 수준의 영향 정도를 나타낸다(그림 5-1, 표 5-6참조).

자료: Clauser(2006).

❚그림 5-1. 재생에너지 기술별 환경적 효율 분석(1MW 발전 시)


❚표 5-6. 지열 직접이용이 환경에 미치는 영향의 확률과 심각성

환경영향 발생 확률 결과의 심각성

공기오염 낮음 보통

지표수오염 보통 보통

지하오염 낮음 보통

지반침하 낮음 낮음~보통

소음 높음 낮음~보통

시추공의 급격한 증기 분출 낮음 낮음~보통

문화유산, 유적지 등의 훼손 낮음~보통 중간~높음

사회·경제적인 문제 낮음 낮음

화학적 또는 열적 오염 낮음 보통~높음

고체 폐기물 방출 보통 보통~높음

자료: Lunis et al.(1991).

또한 앞에서 언급된 부분의 환경영향은 고온 열수발전 방식에서 주로 나타나며, 우리

나라의 경우 지질학적 특성상 고온 열수방식 발전이 적용되기 어렵다. 우리나라에 적용가

능한 심부지열에너지 이용방식은 저온 지열발전(Binary 방식 등), EGS 발전 등이며, 이

경우 지열수(또는 증기)는 생산부터 주입까지 폐쇄된 시스템에 따라 순환되기 때문에

지열수(또는 증기)로 인한 기나 수질오염 등의 가능성은 거의 없다. EGS 발전방식에

따라 제기되는 지진발생 우려의 경우 충분한 지질학적 검토를 통해 시공함으로써 기술적

으로 제어가 가능하다.

현재까지 우리나라는 지열발전과 관련하여 아무런 법적 근거가 마련되어 있지 않은 상태이며,

최근 인천 석모도와 포항에서의 심부지열에너지 개발과 맞물려 심부지열의 이용과 개발에 관련된

법제가 우선적으로 마련되어야 한다는 목소리가 높아지고 있다. 이와 더불어 과학적 연구

에 기초한 환경적 기준과 제도적 조치 방안도 병행하여 마련됨으로써 지열발전이 온전히

지속가능하고 환경친화적인 에너지 시스템으로 정착되도록 할 필요성이 있다.


2. 제도적 문제점 분석

가. 천부지열에너지

1) 지열공 시공비 현실화 문제39)

가) 지하수 개발을 위한 굴착비용

굴착하는 단계만을 놓고 볼 때 지하수를 이용하는 것과 지열을 이용하는 것은 공정상으로

매우 유사하므로, 지하수 개발에 따른 비용과 관련된 데이터를 통하여 지열공 굴착에 소요되는

일반적인 비용을 가늠해 볼 수 있다. <표 5-7>은 국가(정부투자기관)에서 발주하는 지하수 개발

설계의 예를 나타낸 것이다. 표에서 보는 바와 같이, 지하수 개발을 위하여 필요한 전기비저항탐사,

우물 굴착, 지하수 영향조사, 펌프 등 양수 및 전기설비 설치, 굴착공의 지중 확인을 위한 공내

카메라 등 제반 공종이 모두 포함된 것으로 설계되어 있다. 구경 200mm에 150m 굴착으로

우물을 개발할 경우의 개략적인 공사비는 약 5,720만 원으로서 미터당 약 45.7만 원에

이른다. 이중에서 우물 굴착에 직접 소요되는 비용은 약 2,300만 원이며, 양수 및 전기

설비에 약 500만 원 등이 소요된다.

39) 김규범(2012).


❚표 5-7. 지하수 개발비용(A 정부투자기관 설계 기준: 200mm, 125m)

공종 세부공종 개략 비용(만 원)

전기비저항탐사 수직법 1,300

우물 굴착공사

장비 설치, 배관 및 운전 100

착정 1,700

케이싱 및 자재 설치 400

그라우팅 및 공보호공 100

수성 시험(영향조사) 단계, 장기, 회복시험 800

오염방지시설 설치 -

펌프 등 전기설비 설치 -

수질분석 -

공내 카메라 -

계 - 5,720

<표 5-8>은 지하수를 개발하는 중소기업의 지난 5년간 지하수 개발에 한 견적서 약

50건을 토 로 개략적인 굴착비용을 정리한 것이다. 표에서 제시된 금액은 지하수 관정

굴착, 펌프 및 배관 등 관정 자재 설치, 시설 보호를 위한 오염방지시설 설치, 수질분석

등이 포함된 것으로서, 적지 선정을 위한 지구물리탐사와 양수시험 등 지하수 영향조사는

포함되지 않았다. 일반적으로 지구물리탐사의 경우에는 약 500만~1,000만 원 정도이며,

지하수 영향조사의 경우에도 약 1,000만 원이 소요된다.

민간이 발주하는 지하수 개발비용을 국가에서 발주하는 가격과 비교해 보면, 민간이

발주하는 견적에서는 200mm 구경에 125m 굴착 시 총 1,767만 원 정도 공사비가 제시되

었는데, 이 공사비에 포함되지 않은 지하수 영향조사비(1,000만 원)와 전기탐사비(1,000만

원) 등을 포함할 경우 약 3,767만 원으로서 1m당 금액은 약 30.1만 원에 해당한다. 이

금액은 국가에서 발주하는 m당 단가인 45.7만 원의 약 66% 수준에 해당되어, 지하수

개발에 있어서 국가설계에 비하여 민간에서의 견적이 약 66% 수준으로 파악된다.

또한 각 구경별 및 심도별로 민간 견적 금액을 비교해 보면(지하수 영향조사 및 전기탐


사 미포함), 구경 150mm를 기준으로 100m 심도로 굴착하는 경우 m당 약 9만 원, 150m

심도인 경우에는 약 8.7만 원, 300m 심도인 경우에는 약 10.3만 원 정도에 해당한다.

구경 200mm를 기준으로 보면, 100m 심도로 굴착하는 경우 m당 약 14.1만 원, 150m

심도인 경우에는 약 15.7만 원, 300m 심도인 경우에는 약 12.6만 원 정도에 해당한다.

구경 250mm의 경우 150m 굴착 시 견적이 높은 것은 지하수 개발 여건이 일반적이지

않은 경우로서 부 공사가 많은 견적이 일부 포함되었기 때문이다.

❚표 5-8. 구경·심도별 개략 지하수 개발 비용(민간 견적 기준)

(단위: 만 원)

심도

구경50m 100m 125m 150m 200m 250m 300m

150mm 800 900 1,160 1,300 - 2,600 3,100

200mm 1,100 1,417 1,767 2,363 2,400 2,700 3,780

250mm - - - 3,800 - - -

주: 지하수 영향조사비 약 1,000만 원 제외, 전기탐사비 미포함.

<그림 5-2>와 <그림 5-3>은 민간에서 견적 제출 시 파악된 지하수 개발 공사비를 심도에

따라 상관관계를 도시한 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 두 가지 경우(200mm 구경과

150mm 구경)의 심도 변화에 따른 공사비는 거의 일정한 상관관계를 보이는 것으로 파악

된다. 즉 구경에 따른 큰 차이가 없이 심도와 공사비가 거의 1:100의 관계를 유지하고

있음을 알 수 있다. 이와 같은 것은 심도가 50m 증가할 때 약 500만 원의 공사비가 증액되

고 있음을 보여준다.


y = 99.087x + 5548.5

-

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

0 50 100 150 200 250 300 350

❚그림 5-2. 민간기업에서의 굴착 심도별 공사비 개략 변화(200mm 구경)

y = 100.2x + 151.52

-

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

0 50 100 150 200 250 300 350

❚그림 5-3. 민간기업에서의 굴착 심도별 공사비 개략 변화(150mm 구경)

시추(NX 또는 BX 등)작업은 지하수 개발 공사와 달리 보다 단순한 공정으로 이루어진

다. <표 5-9>는 정부투자기관에서 발주 설계 시 작성되는 NX 구경에 한 시추비용을


나타낸 것이다. 시추작업은 지하수 개발에 비하여 매우 단순한데, 지하수 영향조사, 펌프

등 양수 자재 및 전기 설치, 수질분석, 오염방지시설, 지구물리탐사 등이 기본적인 사항에

포함되지 않는다. 즉 부지의 정리와 교섭, 시추작업, 코아상자 등 부속작업 등으로 구성이

된다.

지하수 개발이나 지열공 굴착 등과 비교하기 위하여 NX 구경으로 125m 심도를 굴착할

때의 시추비용이 약 3,230만 원 정도로 설계되었는데, 1m당 시추비용은 약 25.8만 원에

해당한다.

❚표 5-9. 시추비용(A 정부투자기관 설계 기준: 125m 심도 NX 기준 굴착비용)

공종 세부 공종 개략 비용(만 원)

용지사용 교섭 및 기초작업 - 130

굴착지층의 구성에 따라 차이가 있으나, 충적층

약 15m, 암반 100m를 기준으로 한 것임.3,000

코아상자 등 부속재료 - 100

계 - 3,230

지하수 개발과 일반 시추를 150m 굴착 기준으로 비교해 보면 <표 5-10>과 같다. 지하수

개발을 위한 공공기관의 설계 금액은 m당 약 45.7만 원으로서, 낙찰률 88%를 고려할

때 약 40.2만 원에 해당한다. 일반적으로 공공 지하수 개발이 발주되면 원도급자가 지하수

개발 부분에 하여 하도급을 시행하게 되는데, 이때 하도급율은 일반적으로 60~70%에

해당하는 것으로 알려져 있으며, 이 비율을 고려할 때 24.1만 원에 불과하게 된다. 이

금액은 다양한 공종이 포함되어 있지 않은 NX 구경 시추의 공공기관 발주 설계에도

미치지 못하는 수준이다. 또한 실제 재하도급이 실시되는 경우에는 원 설계의 50% 이하로

공사가 이루어지기도 한다.


❚표 5-10. 지하수 개발(공공 및 민간)과 일반 시추의 설계/견적비용 비교

구분 규격1m당 설계 또는

견적 금액

낙찰률(88%)

고려 시비고

지하수 개발

(공공기관)

200mm 구경

150m 심도45.7만 원 40.2만 원 설계

지하수 개발

(민간)

200mm 구경

150m 심도30.1만 원 - 민간견적

시추NX 구경

150m 심도25.8만 원 - 설계

주: 미터당 설계 또는 견적 금액에는 지하수 영향조사비 및 탐사비 등이 포함.

나) 지열개발 이용

① 개방형 지열공의 굴착비용 비교

<표 5-11>은 민간기업에서 150mm 이상 구경으로 450m의 개방형 지열공을 굴착하는

견적 사례를 나타낸 것이다. 6개의 지열공과 그 부 공사의 총비용은 16,200만 원으로

개소당 약 2,700만 원에 불과하다. 본 견적에는 지하수 영향조사가 포함되어 있으며, 이를

포함한 m당 비용은 약 6만 원에 불과하다.

지하수 개발 공종(공공기관 설계)에서 수중 모터펌프 등 전기설비, 전기비저항탐사 및

수질검사 비용 등을 제외하고 m당 단가를 산정해 보면 약 29.7만 원이다. 한편 민간견적에

해서는 <표 5-10>의 공공 및 민간의 비율인 66%를 적용하면 m당 약 19.6만 원의 단가가

계산된다.

따라서 개방형 지열개발공사비 중 굴착 및 지하수 영향조사 등 지질지반 분야에서

중점적으로 수행하는 과업에 한 민간견적 금액은 유사한 공종을 갖는 지하수 개발단가

에 비하여 공공기관 설계기준 비 20%, 민간견적 비 31%에 불과한 실정이다.

본 검토는 국가의 설계 및 민간의 견적을 중심으로 비교 검토한 것으로서, 실제 시공

현장에서는 이보다 낮은 금액으로의 시공이 관행적으로 이루어지고 있는 실정이다.


❚표 5-11. 개방형 지열공 굴착비 견적 사례(민간기업 견적 기준)

공종 규격 단위 수량 단가(원) 금액(원)

지열천공 공사 Ø=6.5~8", D=450m 공 6 20,308,500 121,851,000

굴착행위 신고 450m * 6공 식 1 1,200,000 1,200,000

지하수 영향조사 450m * 6공 식 1 6,170,000 6,170,000

굴착토 처리 450m * 6공 식 1 3,221,640 3,221,640

PVC관 설치 Ø=4~5", D=450m 공 6 4,149,000 24,894,000

소계 　 157,336,640

일반관리비 및 제 경비 3% 이내 식 1 　 4,663,360

계 　 162,000,000

총계 - - - 　 162,000,000

② 밀폐형 지열공의 개발 비용 비교

<표 5-12>와 <표 5-13>은 밀폐형 지열공 굴착비의 두 가지 사례를 나타낸 것이다.

<표 5-12> 사례에서는 밀폐형 굴착 시 천공과 부 공사를 포함한 것으로서, 개략적인

1개 공당 공사비는 약 400만 원으로 m당으로 환산하면 약 2만 원에 불과하다. 이와 같은

금액은 <표 5-10>의 공공기관 설계 기준으로 볼 때 NX 구경의 m당 시추비인 25.8만

원의 1/10에 불과한 매우 낮은 금액이다. NX 시추에서 순수한 굴착을 제외한 부 작업과

표준관입시험 등을 제외한 굴착비용은 m당 약 20만 원으로서, 이와 비교하더라도 약

1/10에 불과한 실정이다. 오히려 밀폐형 지열공 천공에서 벤토나이트 등의 비용이 천공비

용의 10% 정도 추가된다는 점을 고려할 때 1/10 이하의 견적이라고 볼 수 있다.

<표 5-13>은 밀폐형 지열시스템을 설치할 때의 고가로 설계된 민간견적의 사례로서,

지상의 지열장치 설치, 기계실과 팬코일 배관, 자동제어장치 설치, 지중 열교환기 설치,

지반굴착 등이 포함된 것이다. 이중에서 순수하게 지반굴착에 해당하는 부분을 검토해

보면, 1개소당 약 3,100만 원으로 m당으로 환산하면 약 7.7만 원에 불과하다. 본 사례는

<표 5-12>에 비하여 약 4배 높은 단가의 견적에 해당되나, 공공기관 설계 기준(NX 구경)의

m당 시추비인 25.8만 원의 30%에 불과하다. 이와 같이 민간이 견적에 의하여 제시하는


밀폐형 지열공 굴착비용은 일반적인 시추비용과 비교해도 10~30%의 수준에 머무르고

있으며, 이와 같은 수준은 일반적인 시추공사의 낙찰률 88%를 고려하여 22.7만 원으로

도급한 것을 하도급하는 경우(60% 고려 시)의 13.6만 원에도 미치지 못하는 수준으로

매우 낮은 금액이다.

❚표 5-12. 밀폐형 지열공 굴착비 견적 사례Ⅰ(민간기업 사례, 150mm, 200m 적용 시)

공종 규격 단위 수량 단가(원) 금액(원)

천공비 φ150*200m 공 9 4,000,000 36,000

루핑 작업 　 m 3,600 600 2,160

PE 파이프 30A m 3,600 2,000 7,200

그라우팅 작업 밀크 그라우팅 m 1,800 6,000 10,800

벤토나이트 　 톤 7 400,000 2,800

유동화재 　 통 3 50,000 150

일반관리비 5% 이내 식 1 886

총계 59,996

❚표 5-13. 밀폐형 지열공 굴착비 견적 사례Ⅱ(민간기업 사례, 150mm, 200m 적용 시)

공종 규격 단위 수량 금액(원)

지열장비 설치 지상장치 설치 - 162,000

기계실 배관 - 85,000

팬코일 배관 - 109,000

자동제어 설치 - 29,000

지중열교환기 지중장치 및 덮개 등 - 40,000

지열 천공 1600m(400m) 개 4 125,000

일반관리비 등 - 2,000

총계 552,000


한편 정부에서 지원하는 100만 호 그린홈 사업에서의 밀폐형 지열공 굴착비를 검토해

보면 <표 5-14>와 같다. 표에서 보는 바와 같이, 구경 150mm, 심도 150m의 지열 천공에

소요되는 공사비는 1개소에 약 500만 원으로서 m당 굴착 비용은 3.3만 원에 불과하다.

이 사례는 민간의 견적 사례인 m당 2만 원과 7.7만 원의 중간 금액으로서 매우 낮다

할 수 있다. 국가에서 지원하는 지열확산사업에서도 m당 단가는 일반적인 시추단가(NX

구경)의 m당 비용인 25.8만 원의 12.8%에 불과한 실정이다. 국가에서 지원하는 지열사업

조차도 기존의 시추 굴착에서 공인된 설계금액에 비하여 매우 낮아 지열보급에 앞서

굴착업에 종사하는 기업의 영업을 보장하지 못하며, 이로 인한 추가적인 기술개발 등은

전혀 기 하기 어려운 실정이다.

❚표 5-14. 그린홈 100만 호 사업 견적 기준 사례(밀폐형)

공종 규격 단위 수량 금액(원)

지열장비 설치공사 히트펌프 등 - 7,300

지열 천공 공사 150mm, 150m 2 개소 10,200

열교환기 설치공사 각종 배관 등 - 4,100

지열 자동제어 공사 - 1,320

총계 22,920

③ 굴착비용의 비교

이상에서 검토한 지하수 개발, 시추 및 지열 굴착에 있어서 m당 굴착비용을 종합적으로

비교해 보았다. 비교의 기준은 유사한 규격의 비교를 위하여 구경 150~200mm로 굴착할

경우의 m당 굴착비용을 비교하였다. 지하수 개발비용에서 보았듯이 구경에 따른 m당

굴착비용은 유사한 구경의 경우에는 큰 차이가 나지 않고 있다. 각기 유사한 조건으로

비교하기 위하여 양수시험(영향조사), 전기비저항탐사 등 물리탐사, 공내 검층(카메라)

등을 제외한 금액을 기준으로 비교하였다.

<표 5-15>에서 보는 바와 같이, 지하수 개발 시에는 민간의 비용이 국가의 약 53%에


불과하여 그동안 통상적으로 하도급 비율(약 60~70%)에 근접하고 있다. 그러나 개방형

지열공의 굴착에 소요되는 비용은 민간의 경우 m당 약 67천 원으로서 국가 등 공공기관에

서 지하수를 개발하는 비용의 약 25.2%에 불과하고, 민간이 지하수를 개발하는 견적비용

의 약 47.5%에 불과하다. 이와 같은 사실은 지하수 개발과 개방형 지열 굴착 시 지하수를

활용하기 위한 굴착과 부 시설 공사는 거의 유사한 공종임에도 불구하고 50% 미만의

가격으로 거래가 되고 있는 실정임을 보여준다.

밀폐의 지열공 굴착은 개방형 지열공 굴착보다 훨씬 저가로 수행되고 있는데, <표 5-15>

에서 보는 바와 같이 국가에서 지원하는 밀폐형 지열 개발사업에서조차도 공공기관에서

발주하는 시추 비용의 12.8%, 지하수 개발비용의 12.4%에 불과한 실정이다. 이와 같은

공사비는 지하수 개발이 단순한 밀폐형 지열공 굴착보다 복잡한 공종이 있는 점을 고려하

더라도 지나치게 낮은 금액이라 할 수 있다. 민간에서 발주하는 밀폐형 지열공의 경우에는

더욱 낮은 견적으로 굴착 수행되고 있는데, 민간 지하수 개발비의 약 14.1%, 공공기관

지하수 개발비의 약 7.5%에 불과하다.

❚표 5-15. 지하수 개발 및 지열 굴착 비용 비교

(단위: 만 원)

구분 국가 등 공공기관 민간 비율

지하수 개발총금액 3,320 (125m) 1,767 (125m)

m당 26.6 14.1 53.0%

시추(NX)총금액 3,230 (125m) -

m당 25.8 -

개방형 지열

굴착

총금액 - 2,700 (400m)

m당 - 6.725.2% (국가 지하수)

47.5% (민간 지하수)

밀폐형 지열

굴착

총금액 500 (150m) 400 (200m)

m당 3.3 2.012.8% (국가간 비교: 시추)

14.1 (민간간 비교: 지하수)

주 : 밀폐형 지열 굴착 시공비는 100만 호 그린홈 사업에 한 것임.


이와 같은 지나치게 낮은 시공단가는 지반굴착 분야의 경제활동을 하는 업체의 도산과

어려움을 야기하게 되며, 궁극적으로는 지열시설의 부실시공과 불량자재의 사용 등이

초래될 수 있다. 이는 곧 지중의 눈에 보이지 않는 시설물을 설치함에 있어서 냉매의

누수, 지하수맥의 차단 등 추가적인 환경재앙에 한 가능성과 지열공의 사후처리에 한

문제점을 갖게 된다.

2) 환경관리지침의 문제점

국내에 천부지열에너지 이용과 관련된 법규로는 「지하수법」,「지하수의 수질보전

등에 관한 규칙」, 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」등이 있으며, 천부

지열 설비를 설치·운영함에 있어 고려하여야 할 세부사항들에 하여 명시하고 있는 지침

으로는 에너지관리공단의 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」과 환경

부의 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」이 있다.

「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」은 「신에너지 및 재생에너지

개발·이용·보급 촉진법」 제12조 및 제27조에 따른 고시로, 「신에너지 및 재생에너지

개발·이용·보급 촉진법」 및 시행령에 따라 국가의 지원을 받아 신재생에너지 설비를

설치하거나 의무적으로 설치하는 데 준수하여야 할 사항들을 규정하고 있다. 「지열 설비

의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」은 천부지열 이용설비를 설치·운영 및 폐쇄하는

과정에서 지하수 및 토양환경에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 고려하여야 할 환경관

리사항을 제시한 환경부의 권고사항이다.

「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」은 지식경제부에서 에너지관리

공단을 통하여 지원하는 보급사업과 설치의무화사업을 상으로 장관 고시에 의해 정한

규정으로서, 사업자가 준수하여야 하는 의무사항이므로 구속성을 갖고 있다. 반면 환경부

의 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」은 관계법령, 행정규칙 등에서

규정하고 있는 사항을 제외한 권고사항에 해서는 이행여부를 강제하는 구속력이 없다.


가) 환경영향 관련 지침 내용

① 설치 위치

천부지열 이용설비는 토양 및 지하수의 환경에 직접적인 영향을 미칠 수 있으므로,

설비 설치 시 이러한 요소들을 고려하여 위치를 선정하여야 한다. <표 5-16>은 설치 위치

의 선정 시 고려사항에 하여 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」과

「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에 명시된 내용을 정리하여 비교한

것이다.

설치 위치와 관련하여 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」에서는

기존의 지중 구조물 또는 시설물과의 간섭을 고려하도록 하고 있으며, 개방형의 경우

반경 500m 안에 지열이용 시스템의 성능 또는 지하수의 오염에 영향을 줄 수 있는 요인이

있을 경우 적용가능 여부를 검토하고 결과를 제출하도록 하고 있다. 한편 「지열 설비의

설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 지하수와 토양보존지역 및 소규모 수도시설

설치지역에서의 설치를 제한하도록 하고 있으며, 밀폐형과 개방형 모두 500m 반경 내에

다른 지열에너지 시스템이 있을 경우 열적 간섭에 하여 고려토록 하고 있다. 또한 개방

형에 해서는 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」과 마찬가지로

지하수의 오염에 영향을 줄 수 있는 요인이 있는지 검토하고, 지열설비 설치 및 운영에

따른 지하수 오염 확산 가능성도 검토하도록 하고 있다.

❚표 5-16. 설치 위치 선정 시 고려사항에 대한 명시 내용

구분신재생에너지 설비지원 등에 관한 지침

(에너지관리공단)

지열 설비의 설치·운영 등에 관한

환경관리요령(환경부)

설치 위치

고려사항

지중열교환기는 구조물 또는 각종 지중

매립 시설물과 간섭이 없는 곳에 설치

하여야 하며, 가급적 기계실 등 관련

설비로부터 가까운 곳에 설치

지열설비는 지하수보전구역, 토양

보전 책지역, 소규모 수도시설 설

치지역의 경우 지하수 및 토양 환경

영향을 감안하여 설치를 제한하도

록 권고






설치 위치

고려사항

(지열이용 검토 기준) 지하수 이용

시 반경 500m 안에 지열히트펌프

시스템의 성능에 영향을 미치는 시

설 및 지하수 이용으로 인한 오염영

향 요인이 있는지 확인한다. 지열히

트펌프 시스템의 성능에 영향을 미

치는 시설이 있을 경우, 설치하고자

하는 지열히트펌프 시스템의 적용

가능 여부를 검토하고 결과를‘지하

수 이용 조사서’에 첨부하여 제출한

다.

지하수보전구역

충남 당진군 합덕읍 석우리 등 0.5㎢

전남 부안군 부안읍 성내리 등 0.32㎢

토양보전 책지역: 미지정

소규모 수도시설 설치지역

수도법 규정에 의한 공공 급수시설

인 마을 상수도, 소규모 급수시설

설치장소로부터 반경 100m 이내

(밀폐형) 반경 500m 이내에 타 지열설

비가 설치 및 운영되고 있는지 조사하

고, 500m 이내에 타 지열설비가 있

는 경우 열적 간섭 영향을 검토하고

이를 방지하기 위한 방법을 강구한

다.

(개방형) 반경 500m 이내에(지하수 영

향조사의 거리기준 준용) 타 지열설비

가 설치 및 운영되고 있는지 조사하

고, 500m 이내에 타 지열설비가 있

는 경우 열적 간섭 영향을 검토하고

이를 방지하기 위한 방법을 강구한

다.

(개방형) 반경 500m 이내에 알려

진 오염 지하수 또는 지하수 오염원

이 있는지를 확인하고, 지열 설비의

설치·운영에 따른 지하수 오염 확산

가능성을 검토한다.

② 천공과정에서의 오염물질 유입

<표 5-17>은 천공과정에서 오염물질이 유입되어 토양 및 지하수가 오염되는 것을 방지

하기 위하여 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」과 「지열 설비의 설치·운영

등에 관한 환경관리요령」에서 명시한 내용들을 각각 정리한 것이다.


❚표 5-17. 천공과정에서의 오염물질 유입 방지 관련 지침 내용40)





시기 내용 없음.

지중열교환기 설치를 위한 실외공사

는 강수가 빈번한 우기(6~8월)에는

가능한 피할 것

배제시설

지중열교환기 공사 중 빗물이나 지상

오염물질이 지하로 침투하지 않도록

다음의 배제시설을 설치

수직밀폐형: 보어홀 덮개 및 빗물 배

수로

지중수평형: 빗물 배수로

에너지파일형: 두부 덮개 및 빗물 배

수로

스탠딩컬럼웰형: 우물 덮개 및 빗물

배수로

(SCW) 지표층으로부터 오염물질이

유입되는 것을 방지하기 위해 지열우

물공의 상단부에 밀폐장치를 설치해

야 하며, 근접한 거리에 지열히트펌프

시스템을 위한 지열우물공이라는 표

식을 한다.

굴착 작업기간 동안에 빗물 및 외부의

오염물질이 지하로 침투하지 않도록

설비의 유형에 따라 적절한 배제 시설

을 설치·운영할 것

수직밀폐형: 보어홀마다 불투성 재

질의 덮개 조치 및 작업장에 빗물 배

수로 설치

수평밀폐형: 빗물 배수로 설치 및 우

천 시 굴착 작업장에 비닐 등 불투성

재질의 덮개 조치

개방형: 지열우물공마다 불투성 재

질의 덮개 조치 및 작업장에 빗물 배

수로 설치

지중공기 이용설비: 굴착부위의 불

투성 재질의 덮개 및 빗물 배수로 설

치

설치지역

특성 구분 없음.

(개방형) 과거 침수피해 지역이나 집

중 호우 시 침수 가능성이 있는 지형여

건의 지역에 설치하는 지열우물공은

밀폐식 상부보호공으로 설치할 것

기타 내용 없음.

굴착행위를 하다가 지중열교환기를

설치하지 않고 종료한 경우 설치자재

및 오염물질을 제거하고 당초에 굴착

한 바닥부터 지표까지 지정된 그라우

팅 액을 주입하여 되메움할 것. 다만

암반선 이하 1m 하부에는 모래 등 물

이 침투하기 쉬운 재료 주입 가능

40) 에너지관리공단(2012). 「신재생에너지 설비지원등에 관한 지침」. 환경부(2010), 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」.


표에서 나타난 바와 같이, 두 지침 모두에서 지중열교환기 설치 시 지상 오염물질이 유입되지

않도록 덮개나 배수로 설치 등의 배제시설을 갖추도록 명시하고 있으며, 특히「지열 설비의

설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 실외공사에 하여 우기기간을 가급적 피할 것과

침수 가능성이 있는 지역에서의 개방형 설비에 한 밀폐식 상부보호공 설치, 그리고 굴착행위를

중단할 경우의 그라우팅 처리 등에 하여 추가적으로 언급하고 있다.

③ 천공, 케이싱 및 그라우팅

<표 5-18>은 외부로부터의 오염물질 유입, 오염의 확산, 지중순환수의 누출 등을 방지하

기 위한 굴착, 케이싱 및 그라우팅과 관련하여 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한

지침」과 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서 제시하고 있는 내용들

을 각각 정리한 것이다.

❚표 5-18. 천공, 케이싱 및 그라우팅 방법 관련 지침 내용





천공

(수직밀폐형) 설계도의 깊이와 직경을

준수하여 보어홀을 천공하되, 보어홀

깊이는 트렌치 바닥부터 산정한다.

(밀폐형) 지표부터 암반(연암층)선

1m 이상 깊이까지의 굴착 부위에는 지

중열교환기 파이프가 보어홀 측면에 닿

지 않도록 센트랄라이저(centralizer)

등을 설치하거나, 보어홀 내 지중열교

환기 파이프 외경으로부터 5cm 이상

이격될 수 있도록 충분한 굴착 구경을

확보하여 파이프와 보어홀 벽 사이에

채움 불량이 발생하지 않도록 시공한

다.






케이싱

(수직밀폐형) 천공 시 보어홀 상단

부의 붕괴를 방지하기 위해 지면에

서 지하 암반층 출현 지점까지 케이

싱을 삽입한다. 천공 완료 후 케이

싱을 제거하지 않을 경우 지표수가

유입되지 않도록 조치한다.

(SCW형) 지열우물공 시공 시 표토층부

터 풍화암층까지 흙막이 케이싱을

설치한다. 흙막이 케이싱과 별도로

지표하부 보호벽용 케이싱을 암반

(연암층)선 아래로 1m 이상 깊이까

지 설치하며, 이때 케이싱 외벽에서

50mm 이상의 두께로 그라우팅을

실시한다.

(SCW형) 내부 케이싱으로 스테인

리스 강관, 수도용 PVC 파이프, PE

관 등 지하수 수질을 오염시키지

않는 재질의 제품을 사용하며, 내부

케이싱과 지열우물공 벽 사이에 지

중순환수의 흐름을 방해할 수 있는

충진재 등을 채워서는 안 된다.

(SCW형) 내부 케이싱은 지열우물

공 바닥까지 설치해야 하며, 지하수

순환을 위해 하단부에 유공관을 설

치한다.

(밀폐형) 초기 굴착 시에는 흙막이

케이싱을 설치하여 토사층이 무너

지지 않도록 한 후 당초 설계 깊이까

지 하부 굴착을 진행한다.

(개방형) 지열우물공 설치를 위한

내부 케이싱 재질은 스테인리스 강

판, 수도용 PVC 파이프, PE관 등

지하수 수질을 오염시키지 않는 제

품을 사용한다.

(지중공기 이용설비) 케이싱 및 케

이싱 외부 그라우팅(두께 5cm 이

상)은 암반선 아래 1m 깊이 이상으

로 하되, 암반선이 지표하부 3m 이

내인 장소는 지표하부 4m까지 설치

한다. 다만, 제주도 지역의 경우 지

표하부 20m까지 케이싱 및 케이싱

외부 그라우팅(두께 5cm 이상)을

실시하도록 한다.

그라우팅

(수직밀폐형) 보어홀 천공 시 발생하는

암석파쇄물·시추용 슬러리·자갈 등

으로 보어홀을 채워서는 안된다.

(밀폐형) 하부굴착이 완료되면 굴착구

간 내부에 열교환기 파이프(수도용

HDPE 재질, 열융착법으로 연결, 재

생용품 HDPE 사용 금지)를 삽입

설치하고 지열용 그라우팅 물질을

충진하도록 한다.






그라우팅

(수직밀폐형) 그라우팅 작업은 이송펌

프, 트레미 파이프 등 전용장비를 이용

하여 보어홀 최하단부터 올라오면서 채

워야 하며, 침하되는 부분을 필히

보충한다.

(수직밀폐형) 지하수 과다배출 지

역 또는 공법상 보어홀 전체에 그라

우팅이 불가한 경우 체 방법에

해 센터와 협의하여야 한다. 이

경우에도 암반(연암층)선 아래로

1m 이상 깊이까지 반드시 그라우팅

을 한다.

(에너지파일형) 지열파일 천공과

정에서 발생하는 암석 파쇄물, 시추

용 슬러리, 자갈 등으로 파일 내부

를 채워서는 안된다. 또한 파일 두

부를 정리할 때 발생하는 부스러기

가 파일 내부로 들어가지 않도록

최 한 주의를 기울여 작업한다.

(에너지파일형) 그라우팅 작업은 이송

펌프, 트레미 파이프 등 전용장비를 이

용하여 지열파일 최하단부터 올라오면

서 채워야 하며, 침하되는 부분을

필히 보충한다.

(밀폐형) 보어홀 내부의 그라우팅

작업은 트레미 파이프를 통해 공간

이 발생하지 않도록 보어홀 최하단

부터 올라오면서 채우며, 침하 부분

은 필히 보충하여야 한다.

(밀폐형) 그라우팅 주입이 완료된 후에

는 주입된 재료가 완전히 굳어지는 3일

이내에는 후속작업을 진행하지 않도록

하며, 굳어지는 과정에서 침하된 부

분은 필히 보충한다. 다만, 그라우

팅 액이 시멘트 액과 속경성 시멘트

의 혼합액으로 구성된 경우에는 그

라우팅 주입이 완료된 후 1일 이후

에 후속 굴착을 진행할 수 있다.

(밀폐형) 보어홀에는 굴착 시 발생

한 암석 파쇄물, 시추용 슬러리, 자

갈 등으로 채워서는 안되며, 보어홀

의 지표 부위에는 보어홀보다 1.5

배 이상 크기로 약 5cm 두께의 불투

수 차수층(콘크리트 등)을 설치하

여 밀폐하고, 그 위에 깨끗한 흙으

로 두께 10~30cm 정도로 되메우

고 잘 다져야 한다.

(지중공기 이용설비) 굴착 부위에

그라우팅 등 지하수 오염방지시설

을 설치(그림 6-1참고)한다.






그라우팅

(밀폐형, 지하굴착 중 지중열교환기를

설치하지 않고 종료한 경우) 당초에 굴

착한 바닥부터 지표까지 시멘트와

모래, 물을 혼합한 그라우팅 액(차

수용 시멘트(체적상으로 3%의 벤

토나이트를 함유한 시멘트, 물과 시

멘트 혼합물의 중량비 1:2) 또는

차수형 시멘트 그라우팅)을 주입하

여 되메움해야 한다. 다만 암반선

이하 1m 하부에는 모래 등 물이 침

투하기 쉬운 재료를 주입하여 되메

움할 수 있다.

그라우팅 주입이 완료된 후에는 주입된

재료가 완전히 굳어지는 3일 이내에는

후속작업을 진행하지 않도록 하며, 굳

어지는 과정에서 침하된 부분은 필

히 보충한다. 다만, 그라우팅 액이

시멘트액과 속경성 시멘트의 혼합

액으로 구성된 경우에는 그라우팅

주입이 완료된 후 1일 이후에 후속

굴착을 진행할 수 있다.

「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 수직밀폐형뿐만 아니라 스탠딩컬

럼웰형 설비 시에도 흙막이 케이싱을 할 것을 명시하고 있으며, 수직밀폐형에 하여

지질구조 또는 공법상 그라우팅이 어려울 경우에 한 내용이 언급되어 있는 것이 특징이

다. 또한 환경부의 지침에서는 제시되어 있지 않은 에너지파일형의 그라우팅 관련 내용도

포함되어 있다.

한편「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 설비 시 센트랄라이저

(centralizer) 등을 이용한 지중열교환기와 보어홀 간의 간격유지에 한 내용을 명시하고

있으며, 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 나타나지 않는 지중공기


이용설비의 케이싱, 그라우팅 관련 지침이 명시되어 있다. 특히 지중공기 이용설비의

케이싱 가운데 제주도 지역에 해서는 별도로 “지표하부 20m까지 케이싱 및 케이싱

외부 그라우팅(두께 5cm 이상)을 실시하도록 한다.”는 내용을 명시하고 있다. 또한 그라

우팅이 굳어지는 시기를 고려하여 후속작업을 진행할 것을 권고하는 내용과, 작업 중

폐쇄하는 경우에 한 그라우팅 지침이 명시되어 있는 것이 특징이다.

<그림 5-4>는 지중공기 이용설비에 한 환경부 지침에서 나타나는 그라우팅 방법의

예를 나타낸 것이다.

자료: 환경부(2010).

❚그림 5-4. 지중공기 이용설비의 모식도(예시)


④ 그라우팅 물질

<표 5-19>는 그라우팅에 사용되는 그라우트 물질의 기준에 하여 두 지침에서 제시하고 있는

내용들을 각각 정리한 것이다.

❚표 5-19. 그라우팅 물질 관련 지침 내용





그라우팅

물질 기준

(수직밀폐형) 보어홀 그라우트로 순

수 벤토나이트, 순수 시멘트, 벤토나이

트-열촉진제 혼합물, 시멘트-열촉

진제 혼합물 등을 사용하며, 혼합물인

경우 설계 혼합비율을 준수하여 주입

한다. 순수 벤토나이트 및 벤토나이트

-열촉진제 혼합물의 열전도도는 별

첨(생략) 자료를 이용한다.

(에너지파일형) 지열파일 그라우트

로 시멘트와 혼화제 혼합물 등을 사용

하여야 하며, 방수성, 건조수축성, 열

전도도 등 물성치 자료를 제출한다.

시공 시 설계 혼합비율을 준수하여 주

입한다.

(SCW) 그라우팅 재료로 체적분율

3%의 벤토나이트를 함유한 시멘트 혼

합물을 기준으로 하고 급결재도 사용

할 수 있다. 단, 물과 시멘트 혼합물의

중량비를 1:2로 하여 최 한 수축을

방지한다. 시공자는 설계 시 혼합비율

을 준수하여 케이싱 하부부터 채워야

한다.

지열용 그라우팅 물질은 20% 이상의

고형물을 포함하는 벤토나이트, 벤토

나이트-열촉진제 혼합물(설계 혼합

비율 준수) 등 <표 5-20>에 제시된

그라우팅 및 동등 이상의 성능을 가지

는 그라우팅 또는 시멘트와 모래, 물이

혼합된 차수용 시멘트 그라우팅(체적

상으로 3%의 벤토나이트를 함유한 시

멘트, 물과 시멘트 혼합물의 중량비

1:2)을 사용한다.

모든 지열용 그라우팅 물질이 가져야

하는 투수율은 10-7cm/s 이하가 되도

록 한다.

(지하굴착 중 지중열교환기를 설치하

지 않고 종료한 경우) 당초에 굴착한

바닥부터 지표까지 시멘트와 모래, 물

을 혼합한 그라우팅 액(차수용 시멘트

- 체적상으로 3%의 벤토나이트를 함

유한 시멘트, 물과 시멘트 혼합물의

중량비 1:2, 밀폐형의 경우 <표

5-20>의 차수형 시멘트 그라우팅 포

함)을 주입하여 되메움해야 한다. 다

만, 암반선 이하 1m 하부에는 모래 등

물이 침투하기 쉬운 재료를 주입하여

되메움할 수 있다.

이 외에도 지열용 그라우팅의 재료 종

류는 지열설비를 설치하고자 하는 지

역의 지질학적 조건에 따라 <표

5-21>을 참고하여 선택한다.


<표 5-19>에서 나타난 바와 같이, 두 지침에서 제시하고 있는 기본적인 그라우팅 물질의

재료는 같다. 다만, 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 혼합 그라우팅

물질의 경우 열전도도에 한 많은 고려를 하는 것이 특징이며, 「지열 설비의 설치·운영

등에 관한 환경관리요령」에서는 각 그라우팅 물질의 혼합비율에 해 보다 상세하게

명시하고 설치지역의 지질학적 조건에 따른 권장 그라우팅 재질 종류를 분류하여 제시하

고 있는 특징이 있다. <표 5-20>은 환경부 지침에서 제시하는 밀폐형 지열설비 그라우팅

재질의 종류와 혼합비율을 나타낸 것이며, <표 5-21>은 지질학적 조건에 따른 권장 그라우

팅 재질 종류를 나타낸 것이다.

❚표 5-20. 환경부 지침에서의 밀폐형 지열설비 그라우팅 재질 종류

그라우팅 종류 내용(혼합비율)

순수 벤토나이트 고형물 함량이 20% 이상인 벤토나이트와 물을 혼합한 슬러리

차수용 시멘트

아래 성분들의 혼합물 또는 시멘트 함유 혼합물을 말한다.

1. 물 23.5kg

2. 지름이 0.3mm 이하이며 US Sieve #50을 통과하는 입자를 80% 이상 함유하고

있는 규사 90.7kg

3. 200mesh(0.075mm 체를 통과한) 벤토나이트 0.45kg

4. 포틀랜드 시멘트 1포 (42.6kg)

5. 감수제 또는 가소제

순수 시멘트

포틀랜드 시멘트 1포 (42.6kg)당 물 22.7kg을 혼합

단, 시멘트 무게의 5% 이하에 해당되는 벤토나이트가 그라우팅에

혼합되어도 되며, 이때 벤토나이트와 혼합되는 물의 양은 1%

벤토나이트 추가 시마다 2.27kg 이하가 되도록 한다.

열전도성 벤토나이트

규사 또는 다른 물질을 벤토나이트 그라우팅과 혼합하여 지열설

비의 열적 특성을 증가시키는 그라우팅으로 고형물 함량이 60%

이상

콘크리트 포틀랜드 시멘트 1포 (42.6kg)와 건조된 모래(0.027㎡) 그리고 물을

22.7kg 이하로 혼합한 그라우팅

자료: 환경부(2010).


❚표 5-21. 환경부 지침에서의 지질학적 조건에 따른 권장 그라우팅 재질 종류

지질학적 조건 권장 그라우팅의 재료 종류

모래, 자갈, 점토 등으로 구성된

포화된 충적 수층

순수 시멘트 그라우팅

시멘트 그라우팅

콘크리트 그라우팅

열전도성 벤토나이트 그라우팅

모래, 자갈, 점토 등으로 구성된

충적 수층 불포화




열전도성 벤토나이트 그라우팅

사암, 세일, 석회암, 백운암, 화강암, 편당 등으로

구성된 암반 수층




파쇄 또는 절리되거나

내부 공간이 생긴 석회암




암반 내에 지하수가 비순환되는 지역에는 시멘

트 그라우팅과 깨끗한 자갈 혼합물 또는 시멘트

그라우팅이나 순수 시멘트 그라우팅으로

그라우팅하면서 중간중간에 깨끗한 자갈

층 또는 벤토나이트 칩을 번갈아 가며 그라

우팅을 한다.

피압정이 있는 경우나 메탄 또는 다른 가스가

발생하는 경우, 또는 지하수의 경도가 500mg/L

이상인 경우, 또는 염소농도가 1,500mg/L

이상인 경우




자료: 환경부(2010).

⑤ 밀폐형 시스템에서의 지중열교환기 열교환 유체

<표 5-22>는 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」과 「지열 설비의 설치·운영

등에 관한 환경관리요령」에서 제시하고 있는 밀폐형 시스템에서의 지중열교환기 열교환


유체(지중순환수) 및 부동액 기준에 하여 정리한 것이다.

❚표 5-22. 밀폐형 시스템의 지중열교환기 열교환 유체(부동액) 관련 지침 내용





열교환 유체 및

부동액 기준

(수직밀폐형, 지중수평형, 에너지파일

형) 지중순환수로 물과 에틸알코올 또

는 프로필렌글리콜을 혼합하여 사용해

야 하며, 혼합비율은 동결점이 -

6℃ 이하가 되도록 한다. 지중순환

수의 종류·특성·혼합비 등을 설계

도서에 명시해야 하며, 시공 시 지

중순환수의 설계비율을 준수하여

주입한다.

밀폐형 지열설비 내 지중순환수로

부동액을 혼합 사용하는 경우 에틸

알코올 또는 프로필렌글리콜을 사

용하며, 부동액의 혼합비율은 동결

점이 -6℃ 이하가 되도록 하되 최

20%를 초과하지 않도록 한다.

밀폐형 지열설비에 사용되는 지중

순환수의 운영관리를 위하여 지중

순환수 충전 밸브에는 부동액의 종

류, 특성, 혼합비, 충전 날짜, 관련

회사, 연락처 등의 정보를 기록한

라벨링을 하여 누구나 항시 확인할

수 있도록 한다.

부동액은 생분해성, 부식성, 발화점,

BOD, 독성, 어는점 등의 특성에

한 기준을 만족해야 하며, 다음과

같은 특성을 구비해야 한다(표

5-23참고).

위와 같은 특성을 가짐에도 불구하

고 일반적으로 독성과 위해성이 알

려진 에틸렌글리콜과 메탄올은 부

동액으로 사용해서는 안 된다.

두 지침에서 모두 부동액으로서 에틸알코올 또는 프로필렌글리콜을 사용할 것과 동결점이 -6℃

이하가 되도록 할 것을 명시하고 있으며, 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서

는 추가적으로 최 혼합비율을 20%로 제한하고 있다. 또한 생분해성, 부식성 등의 유해성 기준과

국제지열원히트펌프협회에서 제시하고 있는 구비 특성에 맞는 부동액을 사용하고, 어떠한 경우에


도 에틸렌글라콜과 메탄올을 사용하지 말 것을 권장하고 있다.

한편 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 지중순환수 사용 내역에

하여 설계도서에 명시토록 하고 있는 것에 반해, 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한

환경관리요령」에서는 사용설비에도 표시토록 하여 누구나 확인 가능하도록 권고하고

있다.

❚표 5-23. 부동액의 구비 특성(국제지열원히트펌프협회 기준)

구분 내용

물질 부동액은 90% 이상 생분해가 가능해야 한다.

부동액은 지열시스템의 내부 물질에 해 저부식성이어야 한다.

성질

부동액은 발화점이 90℃보다 높아야 한다.

생물학적 산소요구량(BODs)이 0.1~0.2g oxygen/g이어야 한다.

어는점은 -8℃를 초과하지 않도록 한다.

독성은 LD50(5g/kg)보다 작지 않도록 한다.

열과 추위에 분리되거나 탁도가 증가하지 않아야 한다.

품질 순수하며 색깔이 균질하고 이물질이 발견되지 않아야 한다.

자료: 한국지하수토양환경학회(2008).

⑥ 개방형 시스템에서의 지하수 보전 방침

<표 5-24>는 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」과 「지열 설비의 설치·운영

등에 관한 환경관리요령」에서 제시하고 있는 개방형 또는 SCW형 시스템에서의 지하수

수질 보전을 위한 방침들을 정리한 것이다. 표에서 나타난 바와 같이, 개방형 또는 SCW형

시스템에서의 지하수질 기준은 지하수법에 의하여 규제되므로 두 지침 모두에서 지하수

영향조사의 시행 및 동일한 지하수질 기준을 제시하고 있다.


❚표 5-24. 개방형 또는 SCW형 시스템의 지하수 보전 관련 지침 내용





지하수 영향조사

전문 지하수 영향조사 기관에서 지하수

영향조사를 실시하고, 지열우물공

설치에 따른 건축물의 기초안정성

등을 검토한다.

지하수를 이용하는 개방형 지열설

비를 설치하고자 하는 자는 지하수

법 제7조 및 시행령 제12조에 의한

지하수 영향조사를 받아야 한다.

지하수질 기준

지열우물공의 지하수 수질은 지하수법

시행령 제31조에 규정된 생활용수 기준

을 만족하여야 하며, 수질항목 및 검사

의 주기 등은 지하수법을 따른다.

다만, 지하수 영향조사 결과 영향권

내에 먹는물 수질기준에 적합한 음

용수 이용의 지하수 관정이 위치하

고 있고, 이 관정이 양수하는 수

층과 같은 수층으로 지하수를 재

주입하는 경우에는 먹는물 수질기

준에 적합하여야 한다.

지열우물공의 지하수 수질은 지하수의

수질보전 등에 관한 규칙의 생활용

수 수질기준을 만족하여야 한다. 다

만, 지하수 영향조사 결과 영향권

내 먹는물 수질기준에 적합한 음용

수 이용 지하수관정이 위치하고, 이

관정이 양수하는 수층과 동일

수층으로 지하수를 재주입하는 경

우에는 먹는물 수질기준에 적합하

여야 한다.

지하수질 검사

기간 및 범위 지하수법에 따른다.

개방형 지열설비의 지열우물공을

다수 설치하는 경우 우물공별로 지

하수원수 수질조사를 실시하여야

한다. 지하수 영향조사는 다수 우물

공 중 최단거리(우물공간 거리표

시), 전체 양수량(양수능력) 등을

종합적으로 평가한다.

지하수에 해 지하수의 수질보전 등에

관한 규칙 제12조에 따라 생활용수 항

목(수온, 용존산소, 전기전도도, 구리,

증발잔류물 또는 총용존고형량) 항

목을 추가한다.)에 해 3년마다 1

회의 수질검사를 한다. 다만, 먹는

물 수질기준 적합여부를 확인해야

할 시설인 경우에는 먹는물 수질검

사 항목(수온, 용존산소, 전기전도

도 항목을 추가한다.)에 해 2년마

다 1회의 수질검사를 한다.






지하수질 검사

기간 및 범위 지하수법에 따른다.

개방형 지열설비의 설치 초기에는

설비운영에 따른 지하수 수질 영향

분석 등 수질관리를 위해 아래의

항목은 운영 초기 6개월까지 수질

검사(총 3회: 1개월, 3개월, 6개월)

를 한다.

총 장균군, 납, 구리, 증발잔류물 또는

총용존고형량, 전기전도도, 수온, 용존

산소

지하수질

검사항목 지하수법에 따른다.

지하수 수질검사는 지하수를 상으로

실시하되, 검사항목 중 총 장균군, 납,

구리는 재주입 지하수를 상으로

실시하며, 수질검사 결과 자료는 보

존 관리한다.

개선조치 지하수법에 따른다.

지하수에 한 수질검사 결과 지하

수 수질기준(생활용수) 또는 먹는

물 수질기준을 초과하는 경우 수질

기준 이내가 되도록 해당 지열우물

공 또는 펌프설비 등의 운영을 중단

하고 원인규명과 수질개선 조치를

한다

수질검사 결과에서 총 장균군이

검출되거나 중금속, 증발잔류물 또

는 총용존고형량, 전기전도도가 3

회 연속하여 증가되는 경우에는 원

인제거 조치를 하여 수질이 악화되

는 것을 방지한다.

지하수질 관련

기타 사항

지열우물공 내 퇴적물과 내부 케이

싱 안쪽의 오염물 침적으로 인한

열전달 성능 저하를 방지하기 위해

2년에 1회 공 내부를 청소하는 것을

원칙으로 한다.

지하수 수질 악화 및 열전달 성능 저하

를 방지하기 위해 지열우물공 내 퇴적

물과 내부 케이싱 안쪽의 침적된 오염

물은 주기적으로 제거 조치하도록 한

다.


<표 5-25>는 개방형 시스템에서의 지하수 사용에 따른 지하수위 하강 및 이로 인한

지반침하에 관련하여 두 지침에서 나타난 내용들을 정리, 비교한 것이다. 설계 시 지하수

영향검사를 받도록 한 것과 별도로「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에는

우물공 사이의 최소거리를 15m로 규정하고 있으며, 특히 지하수위 측정을 위해 관측센서

를 설치하고 1일 1회 이상 측정하도록 규정하고 있다. 반면 「지열 설비의 설치·운영

등에 관한 환경관리요령」에서는 설계 시 불필요하게 과다 설계되지 않도록 하는 일반적

인 내용만 명시하고 있다. 한편 지하수 이용에 따른 지반침하와 관련하여 두 지침 모두

사전에 검토하여 저감 책을 수립하도록 명시하였다.

❚표 5-25. 개방형 또는 SCW형 시스템의 지하수위 하강 및 지반침하 관련 지침 내용





설계 시

지하수위 검토

2 개 이상의 지열우물공 설치 시

공 사이의 거리는 최소 15m 이상이

어야 한다.

지하수를 이용하는 지열설비의 설계는

냉난방 부하 열량, 해당 지역의 토

지이용 상황, 오염원, 지하수 수질,

수민·지질 등의 특성을 검토하여 지

열우물공의 개수, 위치 및 깊이를

최적화하고 불필요하게 과다 설계

되지 않도록 한다.

설계 시

지반침하 검토

지열우물공 내부에 파쇄 또는 연약지

반 등 공 붕괴 가능성이 있는 경우

이를 방지하기 위한 보강공사를 사

전에 수행해야 한다.

개방형 지열설비의 경우 굴착지점

의 지질구조 분석 등을 통하여 지하

수 이용에 따른 장·단기적인 지반의

변형(예, 공내 붕괴 등) 가능성에

한 검토를 하고, 필요 시 저감

책을 수립하도록 한다.

운영 시

지하수위 관측

지하수위를 측정하기 위해 지열우물공

또는 관측공(지열우물공으로부터

50m 이내) 내에 자동관측 센서를

설치하여 1일 1회 이상 측정한다.

내용 없음.


한편「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 심부천공으로 인한

수층 연결 및 오염 확산과 관련하여 지하수법 시행령 제12조 제1항 관련 지하수 영향조사

를 통하여 적정 양수량을 산정하고, 과다한 양수로 인해 지표 혹은 상부 충적 수층 오염

물질이 하부 암반 수층으로 유입되지 않도록 할 것을 권고하고 있다(그림 5-5참조).

자료: 환경부(2010).

❚그림 5-5. 암반대수층 양수에 의한 오염물질 유입

⑦ 지중열교환기 유체 누출

<표 5-26>은 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」과 「지열 설비의 설치·운영

등에 관한 환경관리요령」에 명시된 지중순환수(열교환 유체)의 누출 방지와 관련된 내용

들을 정리한 것이다.

열교환기 재질의 경우 두 지침 모두 HDPE을 사용하도록 하고 있으며, 공법 또한 열융

착법을 제시하고 있다. 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 배관작업

완료 후 수압시험을 실시하여 기록을 제출하고, 배관 주변의 날카로운 이물질에 의한


손상이나 동결에 의한 파손, 매설위치 지상의 구조물 설치에 따른 파손 등을 방지토록

하는 등 주로 시스템 설치 시의 지침들에 하여 명시하고 있는 것이 특징이다. 「지열

설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 밀폐형에서 부동액을 혼합하여 사용

하는 경우 보충상태를 확인 및 자동 제어할 수 있는 장치를 설치하고, 시설을 폐쇄할

때에는 부동액을 전량 회수하며, 개방형의 경우 지하수법에 따른 복원작업을 수행토록

하는 등 주로 운영 및 폐쇄 과정에서의 고려사항을 제시하고 있다.

❚표 5-26. 지중순환수(열교환 유체) 누출 방지 관련 지침 내용





열교환기 재질

및 공법

지중열교환기는 고밀도 폴리에틸

렌(HDPE) 파이프를 사용하며, 지

중순환 열매체의 누수 방지를 위해

열융착법으로 연결하여야 한다.

수도용 HDPE 재질, 열융착법으로 연

결, 재생용품 HDPE 사용금지

누출

시공자는 보어홀(수직밀폐형) 또는 지

열파일(에너지파일형) 내 삽입 후, 되

메우기(수직밀폐형, 지중수평형), 콘

크리트 타설(에너지파일형) 또는 지중

배관을 되메우기(SCW) 전, 기계실

열원부 배관작업 완료 후 각각에

하여 최고 사용압력의 1.5배 이

상의 압력에서 30분 이상 수압시험

을 실시하여 이상이 없음을 확인하

며, 설치 확인 신청 시 ‘수압시험

결과 자체기록서’를 제출하여야 한

다.

(수직밀폐형) 트렌치 배관 시공 시 배관

이 수평을 유지할 수 있도록 평탄작

업을 실시한 후 매설하며, 되메우기

전에 배관에 손상을 가하거나 하중

을 가할 수 있는 날카로운 돌, 바위,

표석 등을 제거하여야 한다.

(밀폐형) 밀폐형 지열설비 내 지중

순환수로 부동액을 혼합 사용하는

경우 부동액의 보충상태를 파악할

수 있는 압력계와 밸브 및 자동으로

운전이 정지되는 장치를 설치하여

지열 파이프의 누출 여부 등을 확인

하고, 부동액 누출이 확인된 경우

운영을 중단하고 원인규명과 개선

조치를 하도록 한다.






누출

(에너지파일형) 수평배관 주위에

날카로운 돌이나 이물질이 없어야

하며, 최 한 수평이 되도록 배관을

설치하되 건축물의 기둥 하부에는

설치할 수 없다.

(에너지파일형) 철근 배관작업과 콘크

리트 타설 시 배관에 손상이 가지

않도록 주의를 기울여 시공한다.

(수직밀폐형) 트렌치 되메움 시 지면으

로부터 약 0.5m 깊이에 파이프가 매설

되어 있다는 경고표지를 전 구간에

설치한다.

(지중수평형) 지중열교환기 매설 위치

의 지상에는 지중열교환기의 변형을 일

으킬 수 있는 구조물 및 도로의 설

치, 나무 식재 등을 할 수 없다. 단,

도로는 도로법 제2조 제1항에서 정

의하는 도로를 칭한다.

(SCW) 지하수 공급관과 환수관은

고밀도 폴리에틸렌 파이프를 사용

하며, 지열우물공 내에 삽입되는 파

이프는 이음부분이 없도록 연결하

여야 한다. 또한 환수관 끝단은 안

정수위보다 아래에 있어야 하며, 블

리딩 배관 및 밸브를 설치하여야

한다.

(밀폐형 폐쇄 시) 지열설비의 소유

자는 <표 5-27>의 절차에 의해

지중열교환기 파이프를 적절히 처

리하여야 하며, 또한 지중열교환기

파이프 내부의 지중순환수(부동

액)에 의한 토양과 지하수의 오염

을 차단하기 위하여 이를 전량 회수

해야 한다.

(개방형 페쇄 시) 지하수법 제15조 및

시행령 제24조 규정에 적법한 절차

및 방법에 따라 처리한다.

(개방형 폐쇄 시) 개방형 지열설비

의 지열우물공 및 지중공기 이용설

비의 일반적인 원상복구 절차는 지

하수 개발·이용시설의 원상복구 절

차(국토해양부, 지하수업무수행지

침)를 따른다.

<표 5-27>은 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서 제시하고 있는

밀폐형 지열설비의 지중열교환기 폐쇄 절차이다. 폐쇄 시에는 지중순환수를 모두 회수하

고 내부를 세척하도록 하며, 파이프를 철거하는 것을 원칙으로 하되 수직형과 같이 철거가

어려울 경우 그라우팅 액을 주입하여 채운 후 절단된 상부구간을 지상부까지 불투성

재질로 밀폐하도록 하고 있다.


❚표 5-27. 밀폐형 지열설비의 지중열교환기 폐쇄 절차

지침 내용

밀폐형 지열

설비의

지중열교환기

폐쇄 절차

1. 실내기와 연결된 지중열교환기 파이프 내부의 지중순환수는 폐쇄에 앞서 전량

회수한다.

2. 지중순환수를 회수한 후 지중열교환기 파이프 내부를 깨끗한 물로 순환시켜 이물질

을 제거하고 내부를 세척한다.

3. 지중열교환기(특히 수평형) 파이프는 회수하여 적법하게 처리하여야 한다. 다만,

수직형 지중열교환기 파이프의 전량 회수가 불가능한 경우에는 최소 지하 1m

아래에서 절단되어야 한다.

4. 회수되지 못한 수직형 지중열교환기 파이프 내부에는 그라우팅액을 주입하여

채운다.

5. 절단된 수직형 지중열교환기 파이프의 상부구간은 지표까지 불투성 재료로 채워야

하며, 이때의 불투성 재료는 일반 지하수개발 이용시설의 원상복구에 사용하는

불투성 재료에 준한다.

자료: 환경부(2010).

⑧ 지중 및 지하수 온도 변화

지열히트펌프 운영에 따른 지중 및 지하수의 온도 변화의 경우, 일반적으로 열을 지하수

의 오염물질로 간주하지 않는다는 점, 시스템상 불가피한 결과이라는 점, 장기간 운영에

의해 나타나므로 장기적인 모니터링이 요구된다는 점, 현실적으로 설비 사용자의 냉난방

모드 활용 빈도를 규제할 수 없다는 점 등의 이유로 일괄적인 규제지침을 마련하기는

어려운 측면이 있다. 다만, 냉난방 모드를 적절히 균형 있게 조절하여 사용함으로써 연간

열적 균형을 유지하는 것이 유일한 방법이며, 이와 관련하여「지열 설비의 설치·운영

등에 관한 환경관리요령」에서는 “지열 설비를 운영함에 있어 지중의 연중 열적 균형이

유지되도록 가능한 냉방 및 난방 모드를 균형 있게 사용하도록 한다.”는 내용을 권고하고

있다.


나) 현행 지침의 문제점

① 천부지열 이용설비 전체를 대상으로 하는 지침의 부재

「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」은 「신에너지 및 재생에너지

개발·이용·보급 촉진법」에 따라 국가의 지원을 받거나 의무적으로 신재생에너지 설비를

설치하고자 할 때 준수하여야 할 사항들을 장관 고시로 규정하고 있으며, 정부의 보급보조

사업(일반보급 보조, 지방보급 보조)과 금융지원사업을 통해 지원을 받는 설비나 설치의

무화에 따른 설비가 적용을 받으나, 민간사업에 해서는 적용되지 않는다. 「신재생에너

지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」에 의해 사업자의 이행이 담보되는 상은

국가지원사업 또는 의무화 상 사업을 통하여 설치되는 밀폐형(수직 및 수평형)과 에너

지파일형, SCW형 설비로, 2010년 현재 설치된 천부지열설비 중 약 70%(469MWh)가

이에 해당한다. 이 지침은 정부의 지원사업 또는 설치의무화 사업에 필요한 일종의 자격요

건을 제시하는 성격이므로, 정부의 지원 또는 의무화 상 설비 외에 부분에 해서는

명시하고 있지 않다.

한편 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」은 천부지열설비의 환경관리를 목적으

로 한 지침으로, 천부지열을 이용하는 설비를 설치·운영 및 폐쇄함에 있어 고려하여야

할 환경관리사항을 제시하고 있는 환경부의 권고사항이다. 이 지침은 목적상 모든 천부지

열 사업을 상으로 하나, 실제 지침에 명시된 설비는 밀폐형과 개방형, 지중공기 이용설

비뿐이며, 지침 내용 중 관계법령, 행정규칙 등에서 규정하고 있는 사항을 제외하고는

사업자의 자발적 이행에 의존한다. 즉 정부의 지원 또는 설치 의무화에 따라 이행되는

사업이 아니거나(민간사업 등) 사업 상에 포함된 설비가 아닌 경우 환경적 영향을 고려

하여 이에 적합한 조치를 이행하도록 하는 규제방안은 현재 없으며, 이에 해당하는 천부

지열 이용설비는 전체의 약 30%(140MWh)이다.


② 지침간의 통일성

두 지침은 동일하게 천부지열설비를 상으로 하고 있는 만큼, 각 지침에서 명시하고

있는 내용간 통일성을 갖추는 것이 필요하다. 예를 들어 「지열 설비의 설치·운영 등에

관한 환경관리요령」에서는 지하수법, 토양환경보전법, 수도법에서 정하고 있는 지하수

보전지역, 토양보존 책지역 및 소규모 수도시설 설치지역에서의 천부지열설비 설치를

제한하도록 권고하고 있는 반면, 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서 설치

제한 구역에 한 설정이 나타나지 않는다. 시스템간의 열적·수리적 간섭 및 지하수위

보존 등을 위한 영향조사 범위 설정도 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」

에서는 개방형뿐만 아니라 밀폐형 시스템에 해서도 반경 500m 이내 지열설비가 있을

시 영향조사를 하도록 하고 있으나, 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는

개방형에 해서만 지하수 영향조사를 하도록 하고 있다. 또한 「지열 설비의 설치·운영

등에 관한 환경관리요령」에서는 보어홀과 지중열교환기 파이프가 이격될 수 있도록

센트랄라이저(centralizer)를 설치하거나 충분한 굴착 구경을 확보하도록 지시하고 있으

나, 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 이와 관련하여 별도의 내용이

언급되어 있지 않다. 이 밖에도 지침의 세부사항에서 두 지침간 명시하고 있는 내용이

다르거나 누락되고 있는 부분이 종종 나타나고 있다. 동일한 설비에 적용되는 지침인

만큼 상호보완 및 개선을 통하여 지침간의 통일성을 갖출 필요가 있다.

③ 폐쇄 및 사후관리 관련 지침의 미비

「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」은 정부의 지원사업 또는 설치의

무화 사업에 필요한 일종의 자격요건을 제시하는 성격이므로, 언급된 내용은 주로 설치와

운영 부문에 한정되어 시스템의 폐쇄와 사후관리에 한 내용들은 언급되어 있지 않다.

천부지열 이용설비에 따른 환경적 문제점은 설치와 운영 단계뿐만 아니라 적절한 조치

없이 폐쇄하였을 경우에도 발생가능성이 매우 높다. 폐쇄와 관련한 내용은 환경부의 「지


열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서 나타나고 있으나, 이 지침은 현재

구속력이 없어 사업자의 이행 여부를 담보할 수 없다. 따라서 지침간 상호보완을 통하여

폐쇄 절차에 해서도 추가적으로 명시할 필요성이 있다.

나. 심부지열에너지

1) 지열발전 관련 법적 체계 미비

지열에너지는 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」에 따라 법률적으로

에너지의 범주로 분류되나, 에너지와 관련된 어떠한 법률에도 심부지열발전과 관련한

내용은 나타나지 않으며, 열전도매체로서 지하수를 이용한다는 관점에서 지열에너지 개

발을 위하여 굴착행위를 하는 부분에서는 지하수법을, 온도가 25℃ 이상인 지하수를 이용

하는 경우에는 온천법의 적용을 받고 있다. 이 두 법률은 심부지열에너지를 이용한 발전과

직접적으로 관계된 법으로 보기는 어려우며, 지하수 또는 온천을 개발·이용함에 있어

지열에너지 개발·이용과 유사하거나 연관된 사항에 부분적으로 적용된다. 따라서 실제적

으로 우리나라에는 심부지열의 이용과 개발에 관련된 법 체제가 전혀 마련되어 있지

않다.

심부지열의 이용과 개발에 관련한 법 체제를 마련함에 있어 가장 먼저 고려되어야

할 것은 지열자원의 소유권한에 한 법적 명시이다. 심부지열 자원은 지하에 매장되어

있는 자원의 특성상 첫 시추지점의 수직하부 지점에만 존재하는 것이 아니라 심부지하에

광범위하게 분포하게 된다. 이러한 경우 해당 지열자원에 한 권리가 법적으로 명확하게

설정되어 있지 않다면 지열개발 사업자(또는 시추지점의 토지소유주)와 그 주변 지열분포

지역의 토지소유자 간 권리분쟁이 발생할 가능성이 많다. 특히 우리나라는 지질학적 특성


상 EGS 발전기술의 적용만이 가능하며, EGS와 같이 방향성 시추기술을 이용한 지열에너

지 개발은 사업권자의 소유 부지에서 시작한 시추정의 방향이 심부지하에서는 주변으로

벗어나기 때문에 주변 토지소유자의 소유권을 직접 침해하는 행위가 됨으로써 권리분쟁

에 따른 법정소송 등으로 사업이 중단될 수 있다. 현재 지열에너지를 개발·이용하는 부

분의 국가에서는 관련 법규를 제정하여 이러한 권리분쟁의 가능성을 차단하고 있다. 이

외에도 다른 지하광물자원 개발의 경우와 마찬가지로 심부지열에너지를 탐사하고 개발하

는 데 필요한 절차와 사업자의 의무, 권리 등이 법률로서 체계적으로 재정되어야 한다.

2) 지원제도 미비

심부지열에너지는 지하 깊숙이 매장되어 있는 자원이므로 이를 개발하는 데에는 높은 초기

투자비용이 소요된다. 국제에너지기구에 따르면, 20MW급 설비를 기준으로 고온 열수발

전시설의 건설비용은 kW당 1,700~3,950달러 수준이며, Binary 방식의 경우 약

2,400~5,900달러에 이르는 것으로 나타난다(그림 5-6참조). 발전소 건설 단계별로는 일반

적으로 탐사/자원평가에 10~15%, 굴착에 20~35%, 지상설비에 10~20%, 발전시설에

40~60% 가량의 비용이 소요되는 것으로 알려져 있으며, EGS의 경우 이와 달리 굴착에

70% 가량의 비용이 소요되는 것으로 나타난다(표 5-28참조).41)

❚표 5-28. 신규 지열발전소 건설비용 구조

단계설비 탐사/자원평가 굴착 지상설비 발전소

Dry steam, Flash, Binary, Hybrid 10~15% 20~35% 10~20% 40~60%

EGS 건설비용의 70~80%가 굴착에 소요

자료: IEA(2010).

41) IEA(2010).


자료: IEA(2010).

❚그림 5-6. 지열에너지 이용설비별 건설비용

<그림 5-7>은 지열에너지 이용설비별 운영유지비를 나타낸 것이다. 고가의 건설비용과

는 달리 지열발전설비의 운영비용은 매우 낮아, 규모 고온열수발전의 경우 USD

9/MWh, 소형 바이너리 발전의 경우 USD 25/MWh 수준에 불과하여 해외 고온열수발전

시설의 경우 정부의 보조금 없이 자체적으로 경제성을 확보하여 운영되고 있기도 하다.

이 밖에도 50MW 이하의 중소규모 고온열수발전의 운영비는 USD 50~70/MWh, 30MW

이상의 바이너리 발전은 USD 72/MWh 수준인 것으로 나타난다. 한편 EGS 발전의 경우

지질학적 조건, 지열부존 깊이, 지열수의 온도 등에 따라 편차가 큰 편으로, 미국에서는

USD 100/MWh(300℃, 4km)에서 USD 190/MWh(150℃, 5km) 가량 소요되는 것으로

나타나며, 유럽에서는 USD 250~300/MWh가량 소요되는 것으로 발표되고 있다.


자료: IEA(2010).

❚그림 5-7. 지열에너지 이용설비별 운영유지비

열수발전용 지열자원의 부존이 확인되지 않는 우리나라에서 적용가능한 발전시스템은

Binary 방식이나 EGS 정도로 평가되고 있다(송윤호, 2012). 특히 EGS의 경우 지열자원

개발을 위한 굴착과정에서 많은 비용이 소요되며, 시설을 운영하는 데 있어서도 다른

설비들에 비해 많은 비용이 소요된다. 미국이나 EU 등에서는 2030년까지 계통 한계가격

이하로 생산단가를 낮추기 위해 저비용 시추기술의 개발에 막 한 기술개발을 투자하고

있으나, 현재까지는 외부의 지원 없이 독립적으로 경제성을 갖추기는 어려운 실정이다.

이에 따라 EGS를 개발 및 운영 중인 독일, 프랑스 등의 국가에서는 강력한 발전차액보조

제도를 시행하여 지원을 하고 있으나, 아직까지 우리나라에서는 이러한 제도적 지원장치

가 마련되어 있지 않다.

우리나라는 2012년부터 기존의 발전차액지원제도(FIT)를 폐지하고 신재생에너지 의무

할당제도(RPS)를 운영하고 있으며, 공급인증서 거래를 통해 개발업자 간 경쟁을 촉진시켜

비용을 낮추는 것을 주요 메커니즘으로 하고 있다. 공급인증서는 신재생에너지 설비로부

터 생산된 전력임을 입증하는 증명서로 신재생에너지를 공급한 자에게 발급되며, 신재생


에너지 전력에 한 교환, 지불, 저장, 가치척도의 수단이 된다. 공급인증서는 각 신재생에

너지별로 환경, 기술개발 및 산업 활성화 등에 미치는 영향, 발전원가, 부존 잠재량, 온실가

스 배출 저감에 미치는 효과 등에 따라 가중치를 부과하도록 하고 있는데, 이는 각 신재생

에너지의 기술 및 시장 성숙도가 상이함에 따라 동일한 가중치를 가지고 보급사업을

추진할 경우 경제성이 떨어지는 에너지원의 보급이 축소될 수 있기 때문에 차별화된

가중치를 부여함으로써 시장에서의 도태를 방지하기 위한 제도적 장치라고 할 수 있다.

<표 5-29>는 우리나라 RPS 제도에서의 신재생에너지원별 가중치를 나타낸 것이다. 표에

서 나타난 바와 같이, RPS 공급인증서 가중치에는 지열발전에 한 항목이 누락되어

있다. 현재까지 국내에서 지열발전설비가 운영된 바가 없으므로 공급인증서 가중치를

설정하는 것이 어려울 수 있다는 부분도 있으나, 해상풍력의 경우에도 아직까지 우리나라

에 건설·운영된 바가 없음에도 해외의 사례를 통하여 공급인증서 가중치를 설정하고 사업

자의 투자와 경쟁을 유도하고 있음을 볼 때, 지열발전 부문에 해서도 빠른 시일 내에

공급인증서 가중치 설정 논의가 이루어져야 할 것으로 보인다.

❚표 5-29. 신재생에너지원별 가중치42)

구분 가중치상에너지 및 기준

설치유형 지목유형 용량기준

태양광에너

지

0.7 건축물 등 기존

시설물을 이용하지 않는

경우

5개 지목

(전, 답, 과수원, 목장용지, 임야)

1.0기타 23개 지목

30kW 초과

1.2 30kW 이하

1.5 건축물 등 기존 시설물을 이용하는 경우

기타

신재생에너지

0.25 IGCC, 부생가스

0.5 폐기물, 매립지가스

1.0수력, 육상풍력, 바이오에너지, RDF 전소발전, 폐기물 가스화 발전,

조력(방조제 유)

1.5 목질계 바이오매스 전소발전, 해상풍력(연계거리 5km 이하)

2.0 해상풍력(연계거리 5km 초과), 조력(방조제 무), 연료전지

42) 지식경제부(2012).「신·재생에너지 공급의무화제도 관리 및 운영지침」별표 3.


RPS 제도 내의 공급인증서 가중치 부여 외에도 심부지열에너지 개발의 특성상 리스크

가 큰 점을 감안하여 별도의 지원제도가 운영될 필요성이 있다. 심부지열발전 개발을

위한 첫 단계인 탐사과정에서도 많은 시간과 인력, 비용이 요구되며, 시추에 있어서도

최소 2km 이상의 굴착이 필요하므로 비용적 부담이 크다. 또한 심부지하의 상태와 변화를

완벽히 조사·예측하는 것이 불가능하므로 그만큼 시추공 붕괴나 공내 사고 등으로 인한

시추 실패위험 확률이 높다. 특히 우리나라에서 적용가능한 심부지열 이용기술인 EGS의

경우 기술적 특성상 시추에 소요되는 비용이 전체 개발비용의 70~80%를 차지할 만큼

비중이 높으므로 시추 실패에 따른 위험부담은 더욱 커진다. 또한 시추에 성공하더라도

충분한 유량을 확보하기 어려운 상태일 경우 생산성이 떨어지게 되어 손실이 불가피하다.

이와 같이 심부지열발전은 특성상 불확실성이 큰 산업이므로 사업자들이 쉽게 사업에

참여하거나 또는 투자하기 어려운 부분이 존재한다. 따라서 심부지열발전을 활용하고

있는 외국에서는 지열자원의 탐사나 심부시추공사에 하여 보험 및 보증제도를 마련하

거나 보조금 지급을 통하여 초기 리스크 관리를 지원하고 있다. 그러나 현재 우리나라에는

이러한 불확실성에 하여 지원할 수 있는 제도가 마련되어 있지 않아 심부지열발전

개발이 실패하게 될 경우 발생하는 모든 위험부담을 사업자가 감당할 수밖에 없어, 사업자

들이 지열발전사업에 참여 및 투자하는 것을 더욱 어렵게 만들고 있다.

제6장

환경친화적 개발 및보급 활성화를 위한 개선방안


1. 천부지열에너지

가. 지침 개선

천부지열에너지를 환경친화적으로 이용·개발하기 위해서는 국내에 적용되고 있는 모든

사업과 기술을 상으로 하고, 각 기술적 특성에 따라 환경적 영향을 세부적으로 검토하여

사업자로 하여금 개발·이용 시 고려토록 하는 환경관리지침이 반드시 필요하다. 천부지열

이용 시스템 자체의 환경적 영향은 크게 문제될 소지가 적으나, 오염이 발생하게 될 경우

토양 및 지하수에 직접적인 영향을 끼치게 되며, 이의 특성상 누적·지속성이 크고 영향의

정도와 범위를 가늠하기 어려우며 복원이 또한 매우 힘들다. 또한 다수의 소규모 설비가

전국에 걸쳐 분산되는 형태이므로 오염유발 가능성을 가진 수많은 오염원이 전국적으로

분산, 설치됨을 의미한다. 따라서 보급 초기단계에서부터 설치, 운영, 폐쇄 및 사후관리에

이르기까지 환경관리방안을 마련하여 철저하게 관리하지 않을 경우 향후 동시다발적으로

문제가 발생될 가능성이 크다.

현재의 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」과 「지열 설비의 설치·운

영 등에 관한 환경관리요령」은 각 관계부처의 업무와 이해관계에 따라 필요에 의해

작성된 것이므로 직접적으로 업무와 관련되지 않은 사항들은 포괄하지 못하는 태생적

한계를 갖는다. 그러나 두 지침 모두 많은 연구와 검토를 기반으로 작성된 만큼 각 영역에

서 필요한 내용들은 비교적 잘 제시되고 있다. 따라서 두 지침 상호간의 보완과 개선을

통하여 우리나라의 천부지열 이용과 관련된 종합적이고 실행력을 갖춘 지침이 마련될

수 있을 것으로 판단된다. 아래에서는 각 지침에서 보완 또는 개선되어야 할 점을 환경영

향별로 분석하여 제시하였다.

127제6장 환경 친화적 개발 및 보급 활성화를 위한 개선방안 •••

1) 설치 위치

「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 지하수법, 토양환경보전법, 수도법에

서 정하고 있는 지하수보전지역, 토양보존 책지역 및 소규모 수도시설 설치지역에서의

천부지열설비 설치를 제한하도록 권고하고 있다. 이 가운데 지하수보전지역의 경우, 모든

천부지열 이용설비에 일괄적으로 적용되기보다는 보전구역 설정의 이유와 천부지열설비

의 형태에 따라 제한 또는 관리강화 방안을 제시하는 방향으로 개선할 필요성이 있다.

예를 들어, 지하수법 제12조 제1항 5의 “지하수의 지나친 개발·이용으로 인하여 지하수의

고갈현상, 지반침하 또는 하천이 마르는 현상이 발생하거나 발생할 우려가 있는 지역”에

해당하여 지하수보전구역으로 설정된 지역에서 지하수를 사용하지 않는 밀폐형 설비의

개발을 제한하는 것은 과도한 규제가 될 수 있다. 따라서 지하수 수량을 보전하기 위하여

지정된 지역에서는 완전개방형(정도에 따라서는 사용한 지하수의 유실이 발생하는 SCW

형도 포함될 수 있음)의 개발을 제한하는 방향으로 개선될 필요가 있다.

한편 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 설치 위치와 관련하여 명확

하게 제시되고 있는 내용은 없으며, 다만 “지중열교환기는 구조물 또는 각종 지중 매립시

설물과 간섭이 없는 곳에 설치”한다는 내용만 언급되어 있다. 이는 다른 시설물과의 상호

영향에 한 고려를 하도록 한 것으로, 환경보전구역에 관련한 지침 사항으로는 보이지

않는다. 따라서 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서도 위에서 언급한 내용

을 고려하여 환경보전구역에서의 지열설비 설치에 한 지침 내용이 포함되어야 할 것으

로 판단된다.

2) 시스템간 또는 시스템 내 열적 간섭

「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 밀폐형 설비에 하여 500m


이내에 타 지열설비가 존재할 경우 열적 간섭 영향을 검토하도록 제시하고 있으나, 이는

지하수법에 의해 규정하고 있는 지하수 영향조사 범위를 기준으로 한 것으로 밀폐형

시스템의 열적 간섭 영향 범위가 500m에까지 이르지는 않을 것으로 판단된다. 만일 환경

부의 지침이 그 로 구속력을 갖게 될 경우 설치밀도가 상 적으로 높은 지역에서는

과도한 기준이 될 수 있다. 반면 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는

밀폐형 시스템에서의 열적 간섭 영향에 한 검토 기준을 제시하고 있지 않으며, “구조물

또는 각종 지중 매립시설물과 간섭이 없는 곳에 설치”하도록 하고 있다. 두 지침이 밀폐형

시스템에서의 열적 간섭 영향검토 범위에 하여 과도 또는 모호하게 제시하고 있는

근본원인은 밀폐형 시스템에서의 지중열교환기의 열적 간섭 영향범위를 제시할 만한

근거가 현재까지 없기 때문으로 분석된다. 따라서 우선적으로 국내 지질특성에 따른 열적

간섭 영향범위를 조사하는 연구가 수행되어야 하며, 이를 근거로 밀폐형 시스템에 적합한

열적 간섭 영향범위의 검토 기준을 설정할 필요성이 있다.

이 밖에도 열적 간섭에 따른 천부지열시스템 효율 저하를 방지하기 위하여 한 시스템

내에서도 지중열교환기의 일정 간격이 유지되어야 하며, 열적 간섭을 최소화하기 위하여

파이프 간격을 유지하는 스페이서(spacer)를 사용하거나 파이프 간격이 일정하게 유지된

제품을 사용하도록 보완할 필요성이 있다.43)

3) 천공과정에서의 오염물질 유입

「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 지열설비를 시공하다 중단하였을

경우의 환경관리 조치에 한 내용이 언급되어 있지 않다. 이와 관련된 내용은 「지열

설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서 나타나며,44) 「신재생에너지 설비의

43) 안근묵(2012).


지원 등에 관한 지침」에서도 이와 관련된 내용이 추가될 필요가 있다.

4) 천공, 케이싱 및 그라우팅

「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 보어홀과 지중열교환기 파

이프가 이격될 수 있도록 센트랄라이저(centralizer)를 설치하거나 충분한 굴착 구경을

확보하도록 지시하고 있으나, 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 이와

관련하여 별도의 내용이 언급되어 있지 않다. 보어홀과 지중열교환기 파이프 간의 이격은

오염물질의 유입과 확산, 수층간의 상호 수리적 연결, 지열설비의 성능 등에 영향을

미칠 수 있는 요인이므로, 이에 한 지침이 추가되어야 할 것으로 판단된다.

한편「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 SCW형에서의 케이싱에 관

하여 자세히 명시하고 있으나, 스탠딩컬럼웰형 지열시스템 설치규정에서 내부 케이싱

설치규정을 넣어 하나의 명시된 구조만을 설치할 수 있도록 함으로써 지열우물공에 내부

케이싱을 설치하지 않는 구조에서도 지하수의 순환을 통해 열교환 효과를 거두는 다양한

기술개발 가능성을 저해하고 있다는 지적도 나타나고 있다.45) 따라서 현재 지침 내의

SCW형에 관한 내용은 내부 케이싱을 설치하는 시스템에 관한 규정으로 명시하고, 케이싱

을 설치하지 않는 SCW형에 해서는 그에 상응하는 환경관리가 이루어질 수 있도록

기술에 따라 별도의 지침사항을 마련하는 것이 필요하다. 「지열 설비의 설치·운영 등에

관한 환경관리요령」에서는 내부 케이싱 제질 외에 다른 설비규정에 해서는 언급하고

있지 않으며, 위의 내용과 같은 형태로의 보완이 필요하다.

그라우팅과 관련하여 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 수직밀폐형의

44) 굴착행위를 하다가 지중열교환기를 설치하지 않고 종료한 경우 설치자재 및 오염물질을 제거하고 당초에 굴착한 바닥부터 지표까지 지정된 그라우팅 액을 주입하여 되메움할 것. 다만, 암반선 이하 1m 하부에는 모래 등 물이 침투하기 쉬운 재료 주입 가능. 환경부(2010), 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」.

45) 안근묵(2012).


경우 보어홀의 지표부위에도 불투수 차수층을 설치하여 밀폐하고 흙으로 되메움하여

외부로부터 오염물질이 유입되는 것을 방지토록 하고 있으나, 「신재생에너지 설비의

지원 등에 관한 지침」에서는 불투수 차수층 설치에 한 언급이 없어 이에 한 추가가

필요할 것으로 판단된다.

한편 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 시공 중 지중열교환기

를 설치하지 않고 종료하였을 때 차수성을 갖는 물질로 그라우팅하여 되메움하도록 하고

있으나, 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 이러한 내용이 나타나지

않는다. 이는 지열공을 통하여 지표의 오염물질이 유입되어 지하수를 오염시키는 것을

방지하기 위한 방안이므로 지침 상에 포함되어야 할 것으로 판단된다.

5) 그라우팅 물질

두 지침에서 제시하고 있는 그라우팅에 사용되는 물질의 종류는 동일하며, 「신재생에

너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서 제시하고 있는 열전도도 등에 관한 기준과 「지열

설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서 제시하고 있는 그라우팅 물질의 혼합비

율, 투수율, 지질학적 조건에 따라 권장 그라우팅 종류 등에 관한 기준을 상호 보완하면

보다 기술·환경적으로 타당하고 명확한 지침이 될 것으로 판단된다.

6) 밀폐형 시스템에서의 지중열교환기 열교환 유체

두 지침에서 제시하고 있는 사용 부동액은 에틸알코올 또는 프로필렌글리콜으로 동일

하나, 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 두 종류의 부동액만을 사용할

것을 명시한 반면,「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 그 외에

국제지열원히트펌프협회에서 제시하고 있는 기준에 부합하는 부동액의 사용도 가능하다


고 제시하고 있다. 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서의 명시 내용은

자칫 보다 환경친화적인 새로운 부동액의 개발과 사용을 저해할 소지가 있으므로 환경부

의 지침과 유사한 형태로 단서조항을 추가하는 것이 타당하리라 사료된다. 다만 이 경우에

도 독성과 위해성이 높은 에틸렌글리콜과 메탄올의 사용은 금지해야 한다.

7) 개방형 시스템에서의 지하수 보전

개방형 시스템에서의 우물공 사이의 최소거리 확보는 시스템 내에서의 열적·수리적 간섭에

의한 성능저하를 방지하기 위한 기본 조치이다. 또한 개방형 시스템 사용에 따른 지하수위의

변화는 시스템 성능과 지하수 보전에 직접적인 영향을 주는 요인이므로 지속적인 모니터

링이 필요하다. 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 이와 관련하여 우물

공 사이의 최소거리를 15m로 규정하고 지하수위 측정을 위해 자동관측센서를 설치하고

1일 1회 이상 측정하도록 규정하고 있으나, 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리

요령」에서는 우물공간의 이격이나 모니터링에 관련한 내용이 언급되어 있지 않아 개선

이 필요하다.

한편 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서 명시하고 있는 자동관측센서

를 설치하여 1일 1회 이상의 지하수위를 측정토록 한 것과 관련하여, 업계에서는 “지하수

법에 따른 국가지하수 관측망 수준의 설비를 요구하는 것으로 필요 이상의 시공기준을

규정하여 수요자 및 시공자로 하여금 사업수행에 어려움을 겪게 할 소지가 존재하므로

개선이 필요하다.”는 지적도 제기되고 있다. 또한 지열우물공 내 퇴적물과 내부 케이싱

안쪽의 오염물 침적으로 인한 열전달 성능 저하를 방지하기 위해 2년에 1회 공 내부를

청소하도록 하고 있으나, “현행 시공기준에 의한 SCW형 지열우물공은 청소 자체가 불가

능한 구조이며, 중간 열교환기 전에 모래 등 이물질을 여과하는 장치를 설치하도록 하고

있으나 이 역시 시공기준에서 정한 로 지열우물공을 설치할 경우 지하수에서 모래


등 이물질이 올라올 수 없는 구조이므로 필요 이상의 기준”이라는 지적이 있다. 또한

중간 열교환기 전에 모래 등 이물질을 여과하는 장치를 설치토록 한 규정에 하여, “현재

의 설비시공기준에 따라 지열우물공을 설치할 경우 설비구조상 지하수에서 모래 등 이물

질이 올라올 수 없는 구조이므로 필요 이상의 규정”이라는 지적도 나타나고 있다.46)

지속적으로 지하수위를 모니터링하는 것은 개방형 지열시스템의 지속가능한 활용을

위하여 반드시 필요한 조치이므로 지침에서 제외되는 것은 바람직하지 못하다. 다만 자동

관측센서 외에 다른 타당한 관측방법을 통하여 측정토록 하거나 측정 빈도를 완화하는

방향은 고려할 수는 있을 것으로 판단된다. 또한 공 내부 청소나 이물질 여과장치 설치와

관련하여 현재의 SCW형 설계지침에 한 재검토를 통하여 설계구조와 지침 간에 모순되

는 사항이 없는지 확인하고, 이에 따라 타당한 방향으로 수정할 필요성이 있다.

한편 개방형 천부지열 시스템 운영 중 지하수위 강하가 발생하였을 경우에 한 평가나

조치 방안에 해서도 두 지침에 명시될 필요성이 있다. 이와 관련하여 한국지하수토양환

경학회(2008)에서는 영향지역 내 지하수위 강하를 평가하여 일정 이상( 수층 두께의

2/3)의 수위강하가 발생할 경우 설치를 제한하도록 하는 방안을 고려토록 제안하였으며,

구체적인 수치화를 위한 추가적인 연구가 필요함을 강조하고 있다.

8) 지중순환수 누출

「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에서는 모든 지열설비를 상으로 시공

단계에서 수압시험을 실시하여 이상이 없음을 확인하도록 하고 있다. 반면「지열 설비의

설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 밀폐형에서 부동액을 혼합하여 사용하는 경

우에 한하여 운영 중 이상 유무를 확인할 수 있는 모니터링 장치 및 자동제어 장치를

설치하도록 하고 있으며, 폐쇄 시에는 파이프 내의 지중순환수를 전량 회수하고 세척한

46) 안근묵(2012).


후 파이프를 회수 또는 그라우팅 하여 밀폐하도록 하고 있다. 지중순환수의 누출에 따른

환경오염 방지와 시스템 성능 유지를 위해서는 두 지침간의 내용이 상호 보완되어야

할 것으로 판단된다.

나. 전문인력의 참여 및 지원

환경부의 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경관리요령」에서는 지열설비는 설치

예정 지점 및 주변 지역의 오염원, 지하지질, 지하수의 수위·수질 특성, 지형여건 등을

종합 검토하여 적정한 지열설비의 유형을 선택하도록 권고하고 있다. 또한 개방형의 경우

굴착지점의 지질구조 분석 등을 통하여 지하수 이용에 따른 장·단기적인 지반의 변형(예,

공내 붕괴 등) 가능성에 한 검토를 하고 필요 시 저감 책을 수립하도록 하고 있으며,

이와 유사한 내용은 에너지관리공단의 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 지침」에

서도 나타난다. 이와 같은 지열설비 설치 지역의 지질학적 조건을 종합적으로 검토하기

위해서는 지질학적 분석을 위한 전문 인력이 요구된다. 그러나 현재 에너지관리공단의

지열에너지 분야 신재생에너지 전문기업의 등록기준에는 기계·전기·토목·건축·에너지·환

경 분야의 기사 2명 이상을 포함시키도록 하고 있으나 지질 관련 전문인력(지질응용기사)

은 제외되어 있다. 따라서 지열 전문기업 등록기준을 변경하여 지질관련 전문인력이 포함

되도록 개선이 필요하며, 사업자가 전문인력을 충분히 활용할 수 있도록 추가적인 제도개

선이 병행되어야 한다.

현재 신재생에너지 전문기업 중 지열만을 사업 상으로 하는 업체는 매우 드물며, 부

분이 다른 신재생에너지 설비 사업과 병행하여 운영되고 있다. 또한 지열설비 시공과정에

서 지질 전문인력이 요구되는 부분은 설계단계에서의 설치예정 부지에 한 검토에서부

터 지열공 시추단계 정도로, 사업자의 입장에서 볼 때 설비 시공 및 운영 전 과정에서의


시간적 활용도가 상 적으로 낮다. 이에 따라 사업자는 사업에 직접적인 활용도가 높은

분야의 전문인력을 선호하게 되며, 지침상 동일 분야에 중복이 가능한 전문인력 2인 이상

이면 조건이 충족되므로 지질분야 전문인력은 등록기준에 포함된다고 할지라도 체로

배제될 가능성이 높다. 더욱이 최근에는 지열설비 전문기업 중 상당수가 지상부 설치만을

위주로 하며, 지열공 시추 또는 지하부 시설물 설치는 이를 전문으로 하는 또 다른 업체에

하도급을 하는 형태가 많이 나타나고 있어, 전문기업에서의 지질 전문가 활용 가능성은

더욱 떨어진다.

이의 개선을 위하여 현재 지열에너지 시스템 전체를 상으로 사업을 발주하는 형태에

서 지상부 설치와 지하부 설치를 분리하여 발주하고 지하부 설비업체에 하여 지질

전문인력을 참여토록 함으로써 각 설비부문에 활용도가 높은 전문인력이 적절하게 배치

될 수 있도록 하는 방안이 검토될 수 있다. 이는 지열공 천공 등 지하부 설비에 하여

적절한 환경관리 조치가 취해질 수 있도록 타당한 수준의 품셈을 마련함으로써 지하부

설비업체가 경쟁력과 안정적인 재정기반을 갖출 수 있도록 하는 방안과 병행하여 검토되

어야 한다.

한편으로는 현재 지하부 설비를 담당하는 업체 부분이 소규모 영세업체이고 최근

지열시공 관련 시장의 과당경쟁 현상과 맞물려 사업여건이 더욱 열악해진 상황에서, 사업

의 수익성에 직접적인 관련이 없는 지질 전문인력을 상시 고용하는 데에는 상당한 어려움

이 따르므로, 전문인력이 필요한 시공기간 중에 프로젝트의 형태로 참여 가능토록 하고

비용의 일부를 정부에서 지원함으로써 사업자의 부담을 줄이는 방안도 검토될 수 있을

것이다.


다. 환경관리를 위한 이력관리제 도입

2010년 기준으로 우리나라에 설치된 지열히트펌프 시스템별 보급비율은 략 수직밀

폐형 66.8%, 수주지열정(SCW) 6.4%, 지중공기이용 26.7%이며, 지열공의 수로는 수직밀

폐형 95.2%(17,907공), 수주지열정 1.9%(353공), 지중공기이용 2.8%(532공)이다. 수직밀

폐형의 경우 1공당 3.5RT47), 수주지열정의 경우 1공당 35RT48), 지중공기이용의 경우

1공당 26RT49)의 에너지를 생산한다고 가정하여 RT로 환산하였을 경우 비율은 수직밀폐

형 70.5%(62,675RT), 수주지열정 13.9% (12,355RT), 지중공기이용 15.6%(13,832RT)가

된다.

국가에너지기본계획에 따른 2030년 지열에너지 보급 목표는 약 1,261천 toe이며, 제3차 신재생

에너지 기술개발 및 이용보급 기본계획에 따른 2030년 천부지열이용시스템 보급 목표는

2,700,000RT이다. 현재의 시스템별 보급비율이 그 로 유지된다고 가정하여 각 시스템별

2030년 에너지 생산량을 살펴보면, 수직밀폐형 1,904,325RT, 수주지열정 375,399RT, 지중

공기이용 420,276RT가 되며, 이에 따른 지열공의 수는 수직밀폐형 634,775공, 수주지열정

10,726공, 지중공기이용 12,008공으로 총 657,508개의 지열공이 설치된다.

수직밀폐형의 경우 보어홀당 평균 6m 정도의 간격을 두고 있으며, 수주지열정의 경우

에너지관리공단의 지침에서 15m의 간격을 두도록 하고 있다. 지중공기 이용설비의 경우

보어홀당 간격이 어느 정도인지 알 수 없으나 수주지열정과 같다고 가정할 때 2030년

보급목표 달성을 위하여 필요한 지열공의 설치면적은 수직밀폐형 22.85km2, 수주지열정

2.41km2, 지중공기이용 2.70km2으로 총 27.97km2

이며, 이는 여의도 면적(8.35km2)의 약

3.4배 규모이다. 이는 지열공과 지열공 간의 최소간격만을 고려한 것으로, 실제 열적·수리

47) 에너지관리공단(2011).

48) 한국지하수토양환경학회(2008).

49) 박준택(2009).


적 간섭을 회피하기 위하여 필요한 시스템 간 간격은 고려되지 않았으며, 이를 고려하게

될 경우 실제 소요되는 면적은 이보다 크게 늘어날 것으로 사료된다. 이와 같은 내용을

<표 6-1>에 정리하였다.

❚표 6-1. 천부지열설비 설치에 따른 지열공 및 면적

연도 구분 수직밀폐형 수주지열정 지중공기이용 합계

2010년 현황

설치건수

(%)

780

(66.8)

75

(6.4)

312

(26.7)1,167

지열공수

(%)

17,907

(95.2)

353

(1.9)

532

(2.8)18,802

건당 공수 23.0 4.7 1.7 -

1공당 RT 3.5 35 26 -

RT

(%)

62,675

(70.5)

12,355

(13.9)

13,832

(15.6)88,862

2030년 목표

천부지열설비

보급목표(RT)1,904,325 375,399 420,276 2,270,000

지열공 수 634,775 10,726 12,008 657,508

공별 최소간격 6 15 15 -

설치면적 22.85km2

2.42km2

2.70km2

27.97km2

즉 2030년 보급목표 달성 시점을 기준으로 설치에서부터 폐쇄에 이르기까지 환경관리

가 요구되는 지열공 약 66만 개와, 설치된 지열시스템이 폐쇄된 후 토지이용에 일정 부분

제약이 발생하는 부지 약 28km250)가 전국적으로 분산되어 존재하게 된다.

50) 이는 기 개발된 지역에서 발생하며 일부 사용에 제약이 생기는 면적으로, 일반적인 개념의 훼손면적과는 다르다.


현재 지열시스템의 설치 및 운영 정보는 사업의 성격(정부지원 또는 민간), 사업주체(지

식경제부, 농림수산식품부), 또는 시스템에 따라 각각 다른 기관에서 관리되고 있으며,

수집되는 정보도 각 기관에 따라 요구되는 사항에 따라 각각 다르다. 또한 일부 설비(민간

사업의 밀폐형 시스템 설비 등)는 굴착신고 시 기재되는 내용 외에 어떠한 정보도 제공

및 관리되지 않는다. 한편 지열설비업체가 폐업 또는 전업하였을 경우 설치된 시스템에

한 주요 세부정보들이 소실될 가능성이 있다.

천부지열설비의 환경관리를 위해서는 무엇보다 필요한 정보들의 통합적인 관리가 필요

하다. 지열시스템의 설치(지열공 설치정보는 필히 포함)와 운영, 폐쇄와 관련하여 환경관

리가 필요한 사항들에 한 통일된 정보가 수집될 수 있어야 하며, 이렇게 수집된 정보는

관련 기관 상호간에 공유되는 것은 물론이고 하나의 통합적인 시스템 안에서 관리될

수 있어야 한다. 또한 폐쇄 후 사후관리, 설비업체의 폐업 또는 양도에 의한 인수인계

후에도 관리가 가능하도록 기록이 보존되어야 한다. 이러한 관점에서 천부지열설비에

한 이력관리 도입이 검토되어야 한다. 이력관리는 지열공의 설치 계획부터 운영 및

사후관리에 이르기까지, 또한 폐업 또는 양도에 의한 인수인계 후에도 환경관리가 가능하

도록 기록·보존하는 것이다. 이에 따라 설비업체는 지열시스템의 기본 정보 및 환경관리에

필요한 정보들을 공통의 양식에 따라 기록·유지하고, 신고 또는 허가 시 설계도와 함께

승인기관에 제출토록 하며, 전업 및 폐업 시에도 승인기관에서 관리할 수 있도록 모든

기록을 인계해야 한다. 각 승인기관에서는 이러한 정보들을 환경부에 제출토록 하여 환경

부에서 통합적으로 일괄 관리할 수 있도록 해야 한다. 이력관리는 사업 허가심의와는

별개로 운영되어야 하며, 모든 천부지열 설비사업을 상으로 신고의무를 부여해야 한다.

<표 6-2>는 이력관리를 위한 공통 양식의 예를 나타낸 것이다.


❚표 6-2. 이력관리 양식의 예

시공 또는

인계 일시

업체 일반 기본설치정보 첨부

파일

여부

관리자

업체명 소재지 설비종류지열공

개수

위치 및

깊이직경 설치면적 이름 서명

시공 또는

인계 일시

환경관리정보관리자

시공 운영 폐쇄

부동액 그라우팅지하수질 및

수위(개방형)

지중순환수

관리(밀폐형)

파이프

처리

부동액

회수

그라우

팅이름 서명

라. 굴착 시공비 현실화를 위한 비용설계 제안51)

1) 개방형 지열공 굴착

개방형 지열공은 지하수를 취수하는 시스템이기 때문에 지하수법 등 관련법에 의한 평가가

선행되어야 한다. 기존의 개방형 지열공은 일반적으로 굴착 심도 150m 이상의 암반을 상으로

굴착하므로 환경적인 영향이나 피해에 한 정확한 평가가 필요하다.

<표 6-3>은 국토해양부, 한국수자원공사(2009)에서 제시한 심도 150m, 구경 200mm

굴착 시의 지하수 표준 개발 비용을 제시한 사례이다. 표에서는 지하수 개발을 전제로

설계기준을 제시하고 있으나, 이는 개방형 지열공에서도 동일하게 굴착에 소용되는 비용

으로 간주된다. 지하수 개발(개방형 지열공 굴착)에 포함되는 공종은 사전준비 및 전기비

저항탐사, 지반 굴착 및 상부 그라우팅, 수층 형성, 이용시설 설치공사, 상부 계기 등

51) 김규범(2012).


설치공사, 상부 보호시설, 수질검사 등으로 구성되는데, 지하수 개발에 있어서 가장 기본

적인 사항들을 포함하고 있다. 심도 150m, 구경 200mm의 제원에 한 지하수 개발 비용

은 m당 18.5만 원으로, 제5장의 <표 5-15>에서 검토된 민간의 지하수 개발비용보다 약간

큰 것임을 알 수 있다. 국토해양부, 한국수자원공사(2009)에서 제시한 비용은 민간간의

거래 시 적용되는 설계기준을 제시한 것으로서, 현재 민간에서 견적으로 제시하는 비용

자체가 다소 낮은 점을 고려할 때 국토해양부, 한국수자원공사(2009)에서 제시한 지하수

개발비용(개방형 지열공 굴착 비용)은 비교적 적절한 수준으로 보인다.

<표 6-3>의 설계(안)에 포함되지 않은 내역으로는 용량 시설인 경우에 추가되는 지하

수 영향조사, 공내 상태 확인을 위한 검층, 인허가 등 행정처리 비용, 상부 오염방지 시설,

우물형성(well development), 방치공 처리비 계상 등이 있다. 지하수 영향조사는 용량

지하수 양수에서는 지하수법에 의하여 수행해야 하는 항목으로서 약 1,000만 원 이상의

비용이 소요된다. 공 내 검층은 최적의 지하수 양수를 위하여 지하의 지층 상태를 확인하

는 과정으로서 균열 를 찾아내는 작업이 요구된다. 이는 곧 지하수 양수량을 확보하기

위한 스크린 설치구간을 결정하는 수단이 된다. 우물 형성은 국내의 경우 거의 이루어지지

않고 있는데, 비교적 장기간의 지속적인 양수과정을 통하여 향후 실제 관정 양수 시와

유사한 조건으로 양수함으로써 관정의 운영 지속성을 담보할 수 있는 방법이다. 즉 우물형

성을 거치지 않은 관정의 수명이 10년 정도일 경우 우물형성을 거친 관정은 이보다 훨씬

긴 기간 동안 운영될 수 있도록 하는 과정이다.

방치공 처리비 계상은 일부 한국농어촌공사에서 설계에 반영하여 시행하기도 하는데,

국내의 경우 거의 반영되지 않고 있는 항목이다. 지하수 개발의 성공률이 약 50%로 알려

져 있는 만큼 2개공 굴착 시 1개공의 실패공이 발생할 수 있으며, 이는 곧 폐공 상이

1개공 발생하였음을 의미한다. 폐공에 소요되는 비용이 공당 약 100~300만 원에 이르는

등 적지 않은 비용이므로 개방형 지열공 굴착 시에는 50%의 폐공 비용을 반영하는 것이

필요하다.


❚표 6-3. 암반 지하수 개발(개방형 지열공 굴착) 설계(안)52)

(a) 설계내용

항목 설계내용

용도 생활용수(비음용)

착정내용 굴착 심도 150m, 굴착 구경 300 → 200mm, 취수계획량 100㎥/일 초과

이용시설 수중모터펌프 7.5마력, 설치심도 120m, 토출관 안쪽지름 50mm

특기사항 DTH 공법으로 굴착하여 지하수공 형성

공내 소독, 내부 케이싱은 필요 시 별도 계상

(b) 산출내역서

항목 규격 수량 단위 단가(원) 금액(원)

1) 지하수개발공사 20,193,508

가) 준비작업 5,461,013

① 부지선정 1 식 732,995 732,995

② 장비 운반 2 회 200,000 200,000

③ 부지조성 및 장비설치 1 식 237,091 237,091

④ 전기비저항탐사(수평법) 1 측선 3,503,187 3,503,187

⑤ 전기비저항탐사(수직법) 3 점 262,580 787,740

나) 굴착공사 및 오염방지시설 13,426,145

① 토사층 굴착 ∅ 300㎜ 5 m 116,271 581,355

② 모래층 굴착 ∅ 300㎜ 5 m 151,970 759,850

③ 풍화암 굴착 ∅ 300㎜ 4 m 116,271 465,084

④ 연암 굴착 ∅ 300㎜ 1 m 116,271 116,271

⑤ 연암 굴착 ∅ 200㎜ 105 m 55,522 5,829,810

⑥ 보통암 굴착 ∅ 200㎜ 20 m 93,459 1,869,180

⑦ 경암 굴착 ∅ 200㎜ 10 m 184,348 1,843,480

⑧ 외부 케이싱 설치 ∅ 200㎜ 15 m 99,901 1,498,515

⑨ 그라우팅 300/200 15 m 30,840 462,600

다) 수층 형성 1,306,350

① 에어서징 150 m 8,709 1,306,350

52) 국토해양부, 한국수자원공사(2009).



2) 이용시설공사 7,525,168

가) 양수시설 6,164,132

① 수중모터펌프 설치 7.5마력 1 식 831,262 831,262

② 수중모터펌프 7.5마력 1 2,550,000 2,550,000

③ 토출관(강관) ∅ 50㎜ 150 m 6,653 997,950

③ 토출관 이음매(플랜지) ∅ 50㎜ 50 개 9,606 480,300

④ 수위측정관(PE관) ∅ 25㎜ 150 m 1,380 207,000

⑤ 수중전선 3상, 6㎟ 180 m 2,700 486,000

⑥ 수위조절선 3상, 2.5㎟ 180 m 1,658 298,440

⑦ 수위감지봉 3 개 2,000 6,000

⑧ 절연테이프 5 개 1,530 7,650

⑨ 케이블타이 2 봉 3,000 6,000

⑩ 잡자재 재료비의 5% 1 식 293,530

나) 상부시설 792,487

① 유량계 ∅ 50㎜ 1 개 223,600 223,600

② 출수장치 ∅ 50㎜ 1 개 15,000 15,000

③ 압력계 ∅ 50㎜ 1 개 4,000 4,000

④ 역지변 ∅ 50㎜ 1 개 29,820 29,820

⑤ 제수변 ∅ 50㎜ 1 개 27,330 27,330

⑥ 케이싱 덮개 1 개 85,000 85,000

⑦ 고정밴드 1 개 20,000 20,000

⑧ 수중모터펌프 제어판 1 개 350,000 350,000

⑨ 잡재료 재료비의 5% 1 식 37,737 37,737

다) 상부보호시설 370,000

① 상부보호공 일반식 1 개 350,000 350,000

② 지하수이용시설 안내문 1 개 20,000 20,000

라) 부 조사 및 시험 198,549

① 수질검사 생활용수 1 회 198,549 198,549

합계 27,718,676


국토해양부에서 제시한 개방형 지열공(지하수 개발)의 굴착비용과 연구에서 제안하는

추가적인 비용(영향조사: 1,000만 원, 검층: 500만 원, 우물형성: 500만 원, 방치공 복구비:

200만 원, 상부 오염방지시설 설치: 300만 원) 등을 고려할 때, m당 지열공 굴착비는

최 35.1만 원이 될 수 있다. 이는 국가 및 공공기관에서의 설계 금액인 26.6만 원보다

많은데, 이는 국가 및 공공기관에서도 반영되어 있지 않은 설계 항목인 검층, 우물형성,

방치공 복구비 등이 추가로 포함되어 있기 때문이며, 이와 같은 항목들이 필요 시 설계에

반영되어야 개방형 지열공이 수십 년 이상 사용될 수 있는 안정적 조건으로 개발될 수

있다. 단, 지하수 영향조사는 지하수 개발의 규모에 따라 반영 여부가 결정되므로 포함되

지 않을 수 있다.

이상의 검토를 토 로 개방형 지열시스템에서 전기, 지열배관 등을 제외한 지열공 굴착

과 관련 부 설비 설치를 위한 적정 비용을 검토하면 <표 6-4>와 같이 제안 가능하다.

표에서 보는 바와 같이, m당 32.3만 원 정도가 필요하며, 이를 통하여 보다 환경친화적이

고 영구적인 지열시스템 설치가 가능할 것으로 판단된다. 지열시스템의 지중 설비는 일단

설치가 되면 개보수가 어렵기 때문에 조사 및 시공 단계에서 보다 철저하게 진행되어야

한다.

❚표 6-4. 민간사업에서의 개방형 지열공 굴착(암반지하수 개발) 설계(안)

공 종 내 용 금액(천 원)

1. 준비 및 탐사 부지선정 및 협의, 전기비저항탐사 5,500

2. 우물 천공 및 부 공사 우물 굴착 및 케이싱 설치, 그라우팅 13,500

3. 수성 시험(영향조사) 양수시험 및 분석 10,000

4. 이용시설 공사 수중모터펌프 등 지중/지상 설비 7,300

5. 수질검사 수시료 채취 및 분석 200

6. 지질검층 공내 카메라 등 검층 5,000

7. 우물형성(에어서징 체) Well development 5,000

8. 방치공 복구비 50% 성공률 고려 2,000

총 계 48,500

주: 150m, 200mm 기준으로 국토해양부 설계안을 수정.


2) 밀폐형 지열공 굴착

국토해양부, 한국수자원공사(2009)에서는 민간간의 거래 시 밀폐형 지열공 굴착 시의

설계기준(안)을 굴착 심도 150m, 굴착 구경 150mm을 기준으로 제시하였다(표 6-5참조).

이에는 지열공 굴착을 위한 사전정비 작업, 지열공 굴착, 지열공의 상부 오염방지시설,

공내 청소 등이 반영되어 있으며, 제시하는 공사비는 m당 7.9만 원 정도 해당된다. 이

금액은 제5장의 <표 5-15>의 100만 호 그린홈 사업 시 민간에서 견적하는 m당 금액인

3.3만 원의 2배 이상으로서, 그동안 100만 호 그린홈 사업에서의 견적조차도 지나치게

낮은 금액으로 반영되어 있음을 보여준다. 이와 같이 민간 견적에서의 m당 7.9만 원은

국가 및 공공기관 설계서의 지하수 개발 및 NX 시추 시의 m당 금액인 26.6만 원 및

25.8만 원의 약 30% 수준에 불과하다.

❚표 6-5. 밀폐형 지열공 개발 설계(안)53)

(a) 설계내용

항목 설계내용

용도 지열지하수공

착정내용 굴착 심도 150m, 굴착 구경 150mm, 취수계획량 없음.

이용시설 없음.

특기사항

밀폐형 지하수공에 적용

지열설비 및 이용시설 설치는 별도 계상

지표지질조사 실시

53) 국토해양부, 한국수자원공사(2009).


(b) 산출내역서


1) 지하수개발공사 11,968,966

가) 준비작업 1,370,086

① 문헌조사 및 지표지질조사 1 식 732,995 732,995

② 장비 운반 2 회 200,000 400,000

③ 부지조성 및 장비설치 1 식 237,091 237,091

나) 굴착공사 및 오염방지시설 9,292,530

① 토사층 굴착 ∅ 250㎜ 5 m 81,112 405,560

② 모래층 굴착 ∅ 250㎜ 5 m 107,752 538,760

⑤ 풍화암 굴착 ∅ 250㎜ 4 m 81,112 324,448

⑥ 연암 굴착 ∅ 250㎜ 1 m 81,112 81,112

⑦ 연암 굴착 ∅ 150㎜ 125 m 41,333 5,166,625

⑧ 보통암 굴착 ∅ 150㎜ 5 m 82,258 411,290

⑨ 경암 굴착 ∅ 150㎜ 5 m 124,416 622,080

⑩ 외부 케이싱 설치 ∅ 150㎜ 15 m 87,337 1,310,055

⑪ 그라우팅 250/150 15 m 28,840 432,600

다) 수층 형성 1,306,350

① 공내청소 에어서징 150 m 8,709 1,306,350

합계 11,968,966

<표 6-5>에서 제시된 밀폐형 지열공 굴착비용에 추가하여 현장 수압시험(양수시험),

지질검층, 수치 모델링 등을 추가로 포함할 경우에는 약 20,000천 원이 필요한 것으로

파악되며, 이때 m당 단가는 약 133천 원이 된다(표 6-6참조). 이는 지하수 개발 및 NX

시추 시의 m당 금액인 266천 원 및 258천 원의 약 50% 수준으로서, 형 공사의 하도급

또는 재하도급의 지반 굴착비 수준은 유지하는 정도가 된다.


❚표 6-6. 민간사업에서의 밀폐형 지열공 굴착 설계(안)

공 종 내 용 금액(천 원)

1. 준비 및 탐사 부지선정 및 협의

지질조사1,370

2. 굴착 및 오염방지시설 관정 굴착 및 공내 자재 설치

상부 오염방지 시설9,293

3. 공내 청소 공내 에어서징 1,306

4. 현장 실험 수압시험 또는 양수시험 3,000

5. 수치 모델링 평가 수치 모델링 평가 5,000

총 계 19,969

주: 150m, 200mm 기준으로 국토해양부 설계안을 수정.

현재 민간에서의 지열공 굴착비용인 m당 2~3만 원의 수준은 장비를 보유한 업체에서

일당을 확보하기 위한 수준의 비용에도 제 로 미치지 못하는 수준으로 보아야 할 것이며,

이에 따라 기술의 저하 및 부실시공을 초래하는 악영향을 가져오게 된다. 현재 천부지열

개발사업이 확 된 지 채 10년이 되지 않는 점을 고려할 때, 수많은 지열공의 무분별한

개발은 머지않아 환경적 문제를 야기할 것으로 예상된다. 지금부터라도 체계적이고 과학

적인 접근을 통해 선진외국시스템을 도입하여 국내 실정에 맞도록 규정화해 나가야 한다.

3) 국가 지원사업에서의 지열공 굴착 설계 방향

국가에서 지원하는 지열개발 사업에서는 최소한 충분한 시공비용이 설계에 반영될

수 있도록 추진되어야 한다. 국가에서 체에너지의 확 보급 사업을 적극 추진하는 점과

지열의 경제성이 타 체에너지에 비하여 높은 점을 고려할 때, 적절한 시공 단가가 반영

되어야 함은 당연하다. 국가에서 설계하는 경우 개방형 지열시스템은 최소한 지하수 개발

비용과 동등하게 설계되어야 하며(항목이 추가되는 경우는 증가되어야 함), 밀폐형의 경

우에도 최소한 시추비용에 준하는 설계기준이 마련되어야 한다. 현재 100만 호 그린홈

사업에서 지원해 주는 예산의 범위를 고려하여 m당 3.3만 원의 굴착 및 부 비용은 굴착


분야 업체의 영업 및 이익을 근본적으로 차단하는 것으로서 중소기업 상생과도 전혀

맞지 않는 기준이 된다.

현재 지질조사 및 굴착에 한 표준품셈은 1970년 에 마련된 지질표준품셈, 한국농어촌공사의

자체 품셈, 한국수자원공사의 자체 품셈, 원자력연구소 등의 품셈 등 공공기관별로 나름 로의

품셈을 갖고 지난 수십 년간 운영해 왔다. 지열공에 한 굴착도 기존의 지질조사 및

굴착에 한 품셈과 공종이 유사하고 동일 업종에서 수행한다는 점을 고려할 때, 정부에서

추진하는 지열공의 굴착 설계기준은 이들을 준하여 따라야 할 것이다.

최근 10여 년간 지질조사 및 시공업체의 경영난이 악화되고 있다. 2011년에 업체가 중심이

되어 중소기업청에 건의하여 시추 등 굴착업무를 수행하는 공공기관에서는 기업 설계에 포함되

지 않고 중소기업간 경쟁을 위한 분리발주 개념을 적용하도록 유도한 바 있다. 이는 곧

시공업체의 경영난이 심각한 수준에 이르렀음을 의미하며, 하도급에 재하도급 등으로

인한 공사비의 감액이 당초 설계에 비하여 30~40% 수준에 불과함을 단적으로 설명해

주는 것이다. 이와 같은 공사비 감액은 곧 현장 시공 불량을 초래하여 미래의 문제점을

발생하는 잠재요인으로 상존하게 된다.

2011년 6월에 중소기업청에서는 ‘지질조사 및 탐사업’ 분야 기업의 어려움을 해소하고

자 중소기업자간 경쟁제도를 통한 공공구매제도 이행협조 요청 공문을 시행한 바 있다.

이 공문에 의하면, 중소기업의 판로 증 를 위하여 「중소기업제품 구매촉진 및 판로지원

에 관한 법률」에 의거하여 기업의 참여를 차단하고 중소기업체간 경쟁에 의한 구매제

품을 ‘중소기업자간 경쟁 제품’으로 정하였는데, 이 경우에는 최저 낙찰제를 배제하고

낙찰하한율 85%를 준수하도록 법제화되어 있다. 이 중소기업자간 경쟁 제품에 ‘지질조사

및 탐사업’을 포함함으로써 설계에 포함된 일괄 발주를 금지하는 공문을 시행한 바 있다.

지열 분야의 지열공 굴착은 “지질조사 및 탐사업”의 업역에 해당하는 것으로 판단되므로

지열공 굴착에 한 중소기업간 경쟁이 이루어지도록 정부 및 공공기관은 철저히 규정을

준수할 필요가 있다.


2. 심부지열에너지

가. 지열발전 관련 법적 체계 마련 방향

지열발전을 주도하는 국가들은 관계 법령과 제도 등을 빠르게 정비하여 시행함으로써 지열발전

의 개발을 지속적이고 빠르게 성장시키고 있다. 이들 국가들은 지열발전산업의 형성과정

에 따라 각각 다른 법률을 적용하고 있으나, 기본적으로 지열자원의 권리관계, 지원제도,

규제의 큰 틀을 유지하며 효율적인 지열발전사업 육성을 위하여 일원화하거나 별도의

법률로 각각 규정하고 있다. <표 6-7>은 각 국가별 지열발전과 관련하여 적용되는 법률에

하여 정리한 것이다.

❚표 6-7. 각 국가별 지열에너지 적용 법률 범위

국가

법률 체계

지열발전 관련 적용 법률 범위 지열 관련

개별법규

유무

지열에너지 소유

지하자원 에너지 물 국가(주) 토지주

미국 ○ ○ × ○ ○ ×

프랑스 ○ × × ○ ○ ×

독일 ○ ○ × ○ ○ ×

스위스 × × ○ × ○ ×

필리핀 × ○ × ○ ○ ×

인도네시아 × ○ × ○ ○ ×

호주 ○ ○ × × ○ ×

아이슬란드 ○ × × × ○ ×

뉴질랜드 ○ × × 자료 없음. 자료 없음. 자료 없음.

일본 × ○ × × 자료 없음. 자료 없음.

한국 × × ○ × - -

자료: 한국지하수토양환경학회(2008); 전종욱 외(2010).


독일은 ‘연방광업법(BBergG)’ 제3조에 따라 지하 100m 이상 깊이의 지열에너지 권리는 연방

정부에 속한다고 명시하고 있다. ‘연방광업법’은 광물자원에 하여 일정한 로열티를 지불

해야만 사업자에게 광업권을 부여하는 데 반해, 지열에너지의 경우 경제성이 취약하고

환경친화적 에너지임을 감안하여 이를 면제하고 있다. 사업자는 사전조사를 통하여 지열

자원 부존이 추정되는 지역에 최 5년간의 배타적 탐사권을 신청할 수 있으며, 정부는

지열에너지 조사보고서를 통하여 발전소가 건설될 지역의 환경·경제적 영향을 검토하여

승인하게 된다. 지열에너지의 부존이 확인되면 배타적 생산권을 부여받을 수 있으며,

생산권의 유효기간은 별도의 제한을 두지 않거나 20년 기한에 추후 연장가능토록 하는

등 주마다 다르다. 한편 지열자원의 부존이 확인된 경우에 한해 필요에 따라 토지소유주의

의사에 반해 토지를 이용할 수 있는 권리도 법원의 결정과 적정한 보상이 있다는 전제하에

사업자에게 부여함으로써 토지소유주의 반 로 인한 개발제한이 없도록 하고 있다. 다만,

노천자원의 이용에 관해서는 예외조항을 두어 해당 지역에서의 건축 및 건물 운영의

권리는 토지소유주에게 부여하고 있으며, 광업권 자격도 요구되지 않는다.54)

프랑스도 독일과 마찬가지로 지열에너지를 광물자원으로 간주하며, ‘광업법(Code

Minier)’ 제3조를 통하여 지열에너지의 소유 권한은 국가에 귀속되며 광업권과 같이 탐사

및 개발에 관한 허가권 신청을 통한 권리 부여로 배타적 이용할 수 있다고 규정하고

있다. ‘광업법’ 제3조에서는 지열자원을 지열수 토출 온도 150℃를 기준으로 저온지열과

고온지열로 구분한다. 저온지열의 경우 조사권을 주지사가 최 3년간 부여하고, 지열부

존이 확인되면 이용권(PEX)을 최 30년간 부여하며, 15년간 추가로 연장할 수 있다.

지표수 및 지하수로부터 추출한 열의 이용은 물법인 ‘Law61-1245’에 적용받는다.

그러나 최근 세계 최초의 EGS 발전설비인 Soultz EGS 지열발전 프로젝트가 시작된

후 심부지열에너지의 탐사, 시추, 개발 및 이용에 관한 규제 및 권리부여를 위해 새로운

법체계의 필요성이 부각됨에 따라 ‘Decree of the 28 July 1995’와 ‘Decree 2006-248,

54) 전종욱 외(2010); 이상돈(2011).


249’의 재정으로 탐사에서 생산까지의 권리관계를 명확히 하게 되었다.

프랑스에서의 지열에너지 자원개발을 위해서는 우선 지열조사 독점권(P.E.R)을 부여받

아야 하며, DRIRE(Regional Department for Industry, Research and Environment)에

신청서를 제출하여 광업부 장관과 DRIRE, 주지사의 협의로 권리가 부여된다. 조사면적은

최 500㎢이며, 유효기간은 최 5년에 두 번 연장이 가능하여 총 기간은 15년간 유지된

다. 탐사작업 개시허가권(DOTEX)은 시추정을 시추하기 위하여 받아야 하는 허가권으로,

DRIRE에 신청하여 신청지역의 지방정부가 조례에 따라 허가하며, 시후에 관한 유효기간,

작업의 변경, 작업방법, 설비의 결정 등에 하여 주지사가 권한을 갖는다. 개발이용권은

지열지역의 지열에너지 채굴을 위하여 받아야 하는 권리로, DRIRE에 신청서를 제출하고

광업부 장관과 DRIRE, 주지사의 협의로 권리가 부여된다. 조사면적은 최 50㎢이며,

유효기간은 최 50년에 25년 연장이 가능하여 총 75년간 유지된다.55)

스위스의 경우 연방정부 차원의 지열 관련 법률은 존재하지 않으며, 각 주정부의 법률에

따라 적용된다. 다만 연방법률에서는 지표의 직접이용 영역 아래의 권리는 정부에 속한다

고 명시하고 있어, 지열자원에 한 소유권은 정부가 갖도록 하고 있다. 스위스에서는

아직 지열에너지 이용권리에 한 명확한 규정이 없으며, 전력에 한 연방정부의 법률에

서도 지열을 이용한 전력생산에 한 규정은 하지 않고 있다. 그러나 열전달 유체로서

물을 사용하는 지열에너지의 이용은 ‘물관리법(Water Management Legislation)’에 적용

을 받도록 하고 있으며, 스위스의 모든 지하수는 각 주정부의 소유로서 각 주별 물관리법

에 따라 지열에너지 이용에 한 허가 및 권리가 부여된다. 지열에너지 탐사권에 해서는

주정부에서 천연자원(석유, 가스, 지열에너지 등) 탐사에 관한 배타적 권리를 부여하는데,

그 범위와 기간은 사안별로 다르게 적용된다. 생산권에 한 권리는 아직까지 부여된

사례가 없으나, 성공적인 탐사 후 주정부에서 사안별로 탐사권의 범위 내에서 부여된다.56)

55) 전종욱 외(2010); 이상돈(2011).

56) 이상돈(2011).


호주의 자원개발 관련 법규의 적용은 각 주 단위의 관할사안으로 해당 주의 관련 법규를 1차적으

로 적용하며, 연방법과 상충될 경우에는 연방법을 우선하여 적용하게 된다. 호주의 각 지방자치정

부의 지열에너지 관련 적용 법률은 <표 6-8>과 같다.

❚표 6-8. 호주의 각 지방자치정부별 지열에너지 적용 법률

지방자치정부 적용 법률

South Australia 주 석유와 에너지법(Petroleum and Geothermal Energy Act, 2000)

New South Wales 주 광업법(Mining Act, 1992)

Tasmania 주 광물자원개발법(Mineral Resources Development Act, 1995)

Victoria 주 에너지자원법(Energy Resources Act, 2005)

Queensland 주 지열탐사법(Geothermal Exploration Act, 2004)

Western Australia 주 석유법(Petroleum Act, 1967, 개정 중)

Northern Territory 지열에너지법(Geothermal Energy Bill, 재정 중)

자료: 이상돈(2011).

South Australia 주의 경우, 2000년 기존의 석유법을 개정하여 석유와 에너지법을 공포

함으로써 지열에너지를 석유, 천연가스와 같은 에너지자원으로 규정하고 있다. 석유와

에너지법에 의거하여 지열에너지의 소유권은 주정부에 속하게 되며, 탐사권과 개발권을

사업자에게 부여하고 개발이익의 2.5%를 로열티로 제공받는다. South Australia 주에서

부여하는 라이선스는 <표 6-9>와 같다.

호주 연방정부에서는 원주민의 재산을 보호하기 위한 원주권법(Native Title Act, 1993)과

환경보호를 위한 환경보호 및 생물다양성 보전법(Environment Protection and Biodiversity

Conservation Act, 1999)을 제정하여 지열에너지 개발에 한 재산권 침해 및 환경파괴에 한

보호를 위해 주정부의 법률에 우선하여 적용하고 있다.


❚표 6-9. South Australia 주에서 부여하는 지열 관련 주요 라이선스

1. 지열조사권

지열개발 타당성 검토

를 위한 광범위한 기초

조사 권리

2. 지열탐사권시추탐사 등의 정밀탐사를

할 수 있는 권리

신청 수수료 3,739AUD 신청 수수료 3,739AUD

최 면적 10,000㎢ 이내 최 면적 3,000㎢ 이내

예비조사 허가기간 1년 연간 수수료최소 3,163AUD 또는

㎢당 1.15~2.85AUD 이상

추정조사 허가기간 1년 갱신 수수료 1,869AUD

갱신기간 최 5년간 갱신기간 5년간(총2회)

3. 지열유보권

지열에너지를 탐사하

여 발견한 사업자에게

필요에 따라 상용화가

가능한 시점까지 생산

을 유보할 수 있도록 허

가한 권리

4. 지열생산권지열에너지를 개발하여 생

산을 할 수 있는 권리

신청 수수료 3,739AUD 신청 수수료 3,739AUD

최 면적 1,000㎢ 이내 최 면적 1,000㎢ 이내

예비조사 허가기간최소 3,163AUD 또는

㎢당 136AUD 이상연간 수수료

최소 3,163AUD 또는

㎢당 136AUD 이상

추정조사 허가기간 5년간 갱신 수수료 2.5%

갱신기간 최 15년간 갱신기간 최 5년간

자료: 이상돈(2011).

미국의 경우 지열에너지에 관련된 법률은 각 주별로 각각 다르게 적용되나 기본적인

체제는 유럽과 유사하다. 다만 지열에너지 탐사를 위한 조사 후, 이 자료를 바탕으로

환경영향평가를 수행하여 개발허가 여부를 결정하는 것이 특징이다. 이 밖에 필리핀은

별도의 지열에너지 법을 통하여 지열에너지의 개발과 이용에 관련된 제반 사항을 관리하

며, 인도네시아에서는 신재생에너지법 내에 지열에너지를 별도로 분류하여 명시하고 있

다.


지금까지 살펴본 바와 같이, 지열발전이 활성화되고 법적 체계가 잘 정비되어 있는 국가들

부분은 석유법이나 광업법 같은 지하자원 관련 법률을 개정하여 운영하고 있으며, 해당 법률

안에서 지열자원에 한 소유권을 국가(또는 주정부)가 갖도록 규정하고 있다. 우리나라의 경우

석유법과 유사한 체계를 갖는 해저광물자원개발법이 존재하나 이는 육상의 지열자원

개발을 위해 개정·운영하기에는 적합하지 않으며, 프랑스·독일 등 유럽 국가들과 같이

광업법을 개정하여 지열자원을 공공자산인 법정광물로 포함시키고 개정법률 안에 탐사권

과 개발권 허가 체제를 마련함으로써 토지소유권과의 권리관계를 명확히 제시하는 것이

타당할 것으로 사료된다.57)

나. 개발 리스크 지원제도

심부지열발전 기술은 초기 개발 단계에 많은 비용이 소요되는 반면, 시추에서부터 생산

단계에 이르기까지 많은 리스크가 존재한다. 따라서 지열발전을 주도하는 국가들에서는

이를 지원하기 위하여 탐사나 시추 공사를 상으로 보험, 보증, 보조금 지급 등의 다양한

지원정책을 운영하고 있다.

이러한 지원정책을 가장 먼저 마련한 국가는 독일이다. 독일은 2009년 재생에너지법

(Renewable Energy Act)을 새롭게 개정하여 지열발전 프로젝트 장려정책을 정비하였다.

개정된 법률을 통해 새로운 출금 제도를 도입하여 지속적인 연구를 지원하고, 효율과

기술 등에 따라 보조금을 지원하며, 열수발굴보증보험(Fuenigkeitsversicherung)을 통해

지열발전 투자에 가장 큰 걸림돌이던 높은 굴착비용을 보증함으로써, 충분한 열수 확보가

불가능하게 되었을 경우에도 투자금 회수에 한 부담감을 최소화하도록 하였다. 열수발

굴보증보험은 연방환경부와 산업은행그룹, 보험기관이 협조하여 시추비용의 최 80%를

57) 전종욱 외(2010); 이상돈(2011).


지원해 주고, 경제성 있는 지열원을 발견하지 못했을 경우에는 투자금 상환의무를 해지할

수 있도록 하는 제도이다. 이 제도는 지열개발의 역사가 오래된 유럽에서도 최초로 마련된

시추 관련 보증지원정책이며, 2001년 발주된 운터하힝 프로젝트는 이러한 열수발굴보증

보험의 혜택을 받은 최초의 프로젝트이다.58)

호주도 지열탐사권을 소유하고 있는 호주 소재 기업을 상으로 지열시추 프로그램을

지원하고 있다. 시추, 케이싱, 지열정완성, 물리검충, Stimulation, 지열수순환 테스트에

이르기까지 프로젝트당 최 700백만 AUD를 지원하고 있으며, 전체 지원예산은 5천만

AUD에 이른다. 지원 상업체는 상기업의 기술력, 자본조달 능력, 경영능력, 프로젝트

실현 가능성 등을 평가기준으로 하여 선발된다.

우리나라에 적용가능한 심부지열 발전기술인 EGS는 개발과 운영에 소요되는 전체 비

용이 다른 발전기술에 비하여 높으며, 전체 개발비용의 70% 이상이 리스크가 가장 큰

시추 단계에 소요되므로 사업자가 감당해야 할 위험부담은 더욱 커진다. 따라서 초기

단계의 리스크에 한 지원 없이는 EGS 발전사업에 사업자들로 하여금 참여 또는 투자하

도록 유도하기 어려운 면이 있다. 모든 사업이 그러하듯, 사업자의 참여나 투자자의 투자

는 해당 사업의 수익이 예상되고 사업의 안정성이 담보되어야만 비로소 이루어지게 된다.

같은 맥락에서 EGS 발전사업도 기술적으로도 사업이 가진 리스크를 최소화함과 동시에

기술적인 해결에 한계가 있는 부분에 해서는 기술 외적인 부분에서의 지원을 통해

리스크를 줄임으로써 사업자나 투자자의 위험부담을 저감시킬 필요성이 있다.

이러한 관점에서 우리나라에서도 독일의 열수발굴보증보험이나 호주의 지열시추지원

프로그램과 같은 지원방안의 도입이 반드시 필요하며, 이러한 제도는 신재생에너지 의

경제성을 확보하기 위하여 시행되는 발전차액지원제도(FIT)나 신재생에너지의무할당제

도(RPS)에서의 공급인증서 가중치 부여와는 성격이 다르므로 별도의 제도로서 운영되어

야 한다. 또한 지열발전 도입 초기 단계에서는 호주와 같이 정부에서 지원예산을 편성하여

58) 한무역투자진흥공사 웹사이트 http://kotra.or.kr


리스크 전반에 하여 일괄적으로 지원하는 방식이 필요하며, 일정 수준 이상 기술이

발달하고 시장이 형성되는 시점에 이르러서는 지원범위를 축소하여 초기의 탐사/시추

단계에서의 리스크 손실부담에 하여 상환의무를 경감시키는 방향으로 적용될 필요가

있다.

제7장

결 론


지열에너지는 땅을 구성하는 토양, 암반, 지하수, 지표수 등이 가지고 있는 열에너지로서, 다른

신재생에너지와는 달리 주위 환경의 변화와는 무관하게 지속적으로 에너지 생산이 가능하여 에너

지 시스템 중 기저부하를 담당할 수 있는 가장 큰 장점이 있다. 향후 우리나라의 주요

지열에너지 설비가 될 것으로 판단되는 EGS 발전기술과 지열히트펌프 시스템의 기술적

잠재량은 약 20,932ktoe로 2030년 정부의 지열에너비 보급 목표(1,261ktoe)의 약 17배로

나타난다. 실제 지열에너지를 이용하기 위해서는 경제적 타당성, 지속 가능성 등이 추가적

으로 고려되어야 하는 만큼 실질적인 잠재량보다 다소 줄어들 것으로 추정되나, 아직까지

이를 정확히 산정하기 위한 방법론이 제시되고 있지 않으므로 정확한 수치를 판단하기

어렵다. 다만, 우리나라에서 활용 가능한 지열자원이 막연히 무한하게 존재하고 있는

것은 아닌 만큼, 지열에너지 자원을 효율적이고 환경친화적이며 지속가능하게 사용하는

것이 무엇보다 중요할 것으로 판단된다.

천부지열 이용에 따라 나타나는 환경적 영향은 천공과정 및 지열공의 부실관리에 따른

오염물질 유입, 히트펌프 냉매 누출, 지중열 교환 루프에서의 열교환 유체 누출, 그라우팅

물질에 의한 영향, 지하수온 변화에 따른 지하수 화학 및 미생물 변화, 재주입 지하수에

의한 수질오염, 지하수 사용에 따른 지반침하 및 수량변화, 사후 열교환 유체의 부적절한

방치, 소음·진동의 발생, 배출수에 의한 주변 지표수의 온도변화 등이 있으나, 영향의

크기나 발생 가능성은 낮으며 기술적 또는 관리를 통하여 제어가 가능하다. 단, 문제가

발생할 경우에는 토양 및 지하수 등에 직접적으로 영향을 미쳐 오염이 누적되고 장기간

지속될 수 있으며 복원이 어려운 만큼, 설치에서부터 폐쇄 이후까지의 환경관리가 매우

중요하다.

심부지열 이용에 따라 나타나는 환경적 영향으로는 온배수의 배출에 따라 주변 지표수

또는 해수 온도의 상승에 따른 영향, 굴착, 진입도로, 플랜트 건설과정에서 주변 지형,

경관 및 생태계 훼손, 열수나 증기에 함유된 유해성분 배출 및 기오염, 열수 내 포함된

유해물질에 의한 주변 수역 오염, 열수 배출 및 재주입 과정에서의 미소진동 발생,

157제7장 결론 •••

EGS(Enhanced Geothermal System) 공법 적용 시 인공 저류층 생성으로 인한 미소진동

발생, 다량의 지하수(열수) 사용에 따른 지반침하 발생 등이 있다. 그러나 환경적 영향의

정도나 발생 가능성은 화석연료를 사용하는 화력발전소에 비하여 매우 낮은 수준이며,

다른 신재생에너지 설비에 비해서도 매우 낮게 나타난다. 또한 이들 부분은 우리나라에

적용이 불가능한 고온 열수이용 방식에 따른 환경적 영향이며, 우리나라에서 발생가능한

환경적 영향은 EGS 공법 적용 시 미소진동 발생 정도이다. 이 경우 또한 사전에 철저한

지질학적 검토를 통하여 제어 및 관리가 가능하다.

천부지열의 환경친화적 이용과 보급 활성화를 위하여 먼저 지열공 굴착 및 지하부

설비 시공비용을 현실화 할 필요성이 있다. 개방형 지열공의 굴착에 소요되는 비용은

민간사업의 경우 m당 약 6.7만 원으로 같은 민간사업으로 공정이 유사한 지하수를 개발하

는 경우의 약 47.5% 수준이며, 국가 등 공공기관의 지하수 개발사업에서 책정되는 비용의

약 25.2%에 불과하다. 밀폐형 지열공의 경우 이보다 더욱 낮은 가격으로 시공되고 있는데,

민간사업의 경우 m당 약 2만 원, 국가 등 공공기관의 경우에도 3.3만 원에 불과하여 공정

이 유사한 일반 시추비용의 12.8% 수준인 것으로 나타난다. 이와 같은 지나치게 낮은

시공 단가는 지반굴착 분야의 경제활동을 하는 업체의 도산과 어려움을 야기하게 되며,

궁극적으로는 지열 시설의 부실시공과 불량자재 사용 등에 따른 토양 및 지하수의 오염을

초래할 수 있다.

이러한 문제의 개선을 위하여 최소한 개방형 지열시스템은 정부 설계기준에 의한 지하

수 개발비용과, 밀폐형의 경우 시추비용에 준하는 설계기준이 적용되어야 하며, 품셈

역시 이에 준하도록 설정되어야 한다. 나아가 설계기준에 국내 지침에서 제시하고 있는

환경관리를 위한 항목들을 검토하여 추가하고 이에 상응하는 품셈을 추가적으로 적용함

으로써 환경친화적인 시공이 이루어지도록 하며, 지열시스템 설치와 지열공 굴착 부문을

분리 발주하여 하도급에 재하도급으로 인해 시공비용이 감액되는 것을 차단하는 방안도

검토되어야 한다.


천부지열설비의 개발과 이용에 관련한 지침으로는 에너지관리공단의 「신재생에너지

설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」과 환경부의 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한

환경관리요령」이 있다. 「신재생에너지 설비의 지원 등에 관한 기준 및 지침」은 사업자

의 이행을 담보할 수 있는 구속력을 갖추고 있으나, 민간사업에 해서는 적용되지 않으며

사후관리에 한 내용들이 명시되어 있지 않다. 「지열 설비의 설치·운영 등에 관한 환경

관리요령」은 모든 천부지열 사업을 상으로 하며 사후관리에 한 부분도 명시하고

있으나, 지침 내용 중 관계법령, 행정규칙 등에서 규정하고 있는 사항을 제외하고는 구속

력이 없다. 결과적으로 정부의 지원 또는 설치 의무화에 따라 이행되는 사업이 아니거나

(민간사업 등) 사업 상에 포함된 설비가 아닌 경우 환경적 영향을 고려하여 이에 적합한

조치를 이행하도록 하는 규제방안이 없으며, 지침 내 세부사항에 있어서도 양 지침간

적용 상, 명시내용 등이 다르거나 누락되고 있는 부분이 있다.

천부지열에너지를 환경친화적으로 이용·개발하기 위해서는 국내에 적용되고 있는 모든

사업과 기술을 상으로 하고, 각 기술적 특성에 따라 환경적 영향을 세부적으로 검토하여

사업자로 하여금 개발·이용 시 고려토록 하는 환경관리지침이 반드시 필요하다. 위의

두 지침 모두 많은 연구와 검토를 기반으로 작성된 만큼 각 영역에서 필요한 내용들은

비교적 잘 제시되고 있으므로, 상호간의 보완과 개선을 통하여 우리나라의 천부지열 이용

과 관련된 종합적이고 실행력을 갖춘 지침이 마련되어야 한다.

또한 향후 천부지열설비의 환경관리를 위하여 이력관리제의 도입을 검토할 필요가

있다. 현재의 보급현황에 미루어 볼 때, 2030년 보급목표 달성 시점을 기준으로 설치에서

부터 폐쇄에 이르기까지 환경관리가 요구되는 지열공 약 66만 개와, 설치된 지열시스템이

폐쇄된 후 토지이용에 일정 부분 제약이 발생하는 부지 약 28km2가 전국적으로 분산되어

존재하게 된다. 그러나 현재의 신고·허가 체계에 의한 정보관리로는 향후 천부지열설비의

환경관리가 어려우므로 사업자로 하여금 지열시스템의 기본정보 및 환경관리에 필요한

정보들을 공통의 양식에 따라 기록·유지하고, 신고 또는 허가 시 설계도와 함께 승인기관

159제7장 결론 •••

에 제출토록 하며, 전업 및 폐업 시에도 승인기관에서 관리할 수 있도록 모든 기록을

인계하도록 하고, 이러한 정보들을 통합적으로 일괄 관리하도록 하여야 한다. 이력관리는

사업 허가심의와는 별개로 운영되어야 하며, 모든 천부지열설비 사업을 상으로 신고의

무를 부여하여야 한다.

국내 심부지열자원의 개발과 이용을 위하여 가장 우선적으로 지열자원의 소유권한에

한 법적 명시와 심부지열에너지를 탐사하고 개발하는 데 필요한 절차와 사업자의 의무,

권리 등에 한 법체계가 확립되어야 한다. 심부지열자원은 지하자원의 개념으로 해석하

는 것이 타당하며, 공공자산인 법정광물로 포함하여야 한다. 이러한 관점을 기초하여

기존의 광업법을 개정함으로써 해당 법률 안에서 지열자원에 한 소유권을 국가가 갖도

록 규정하고, 탐사권과 개발권 허가체제를 마련함으로써 토지소유권과의 권리관계를 명

확히 하여야 한다. 이와 함께 개발권 부여에 앞서 환경영향평가 절차의 이행이 필요하며,

이를 위하여 심부지열 개발에 적합한 환경영향 기법의 개발이 우선적으로 수행되어야

한다.

또한 심부지열자원의 보급 활성화를 위하여 제도적 지원방안의 마련이 필요하다. 우리

나라에서 적용가능한 발전시스템인 EGS의 경우 아직까지 독립적으로 경제성을 갖추기

어려우며 초기 개발 리스크가 큰 편이다. 따라서 지열발전을 RPS 적용 상에 포함시키고

타당한 수준의 공급인증서 가중치를 부여하여 경제성을 갖출 수 있도록 지원하여야 하며,

이와는 별개로 사업자의 초기 개발 리스크를 줄일 수 있도록 정부 차원에서 시추비용의

일부를 지원하고, 경제성 있는 지열원을 발견하지 못했을 때에는 투자금 상환의무를 완화

시켜 줄 수 있는 지원정책이 운영되어야 한다.

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Abstract

Environmental Assessment and Environment-Friendly Using Plan of Geothermal Energy

Geothermal energy utilization includes direct uses of hot water, and indirect uses of shallow geothermal energy for air-conditioning (heating/cooling) and deep geothermal energy for electric power generation. This study is to present various policies for environment-friendly development and utilization of geothermal energy, and its dissemination. For this purpose, the available potential of geothermal energy (including both shallow and deep geothermal energy) is estimated, and compared with the spreading target value of the government. Estimated available potential of geothermal energy in Korea is 20,988ktoe/year, which is seventeen times as much as the government spread target value for 2030. Yet, economic feasibility and sustainability in utilization of geothermal energy should additionally be taken into account for effective and sustainable uses of geothermal energy resources.

Geothermal energy utilizations can make environmental influences such as contaminants leakages in processes of well drilling or/and managements, groundwater quality and quantity changes, land subsidence, and so on for shallow geothermal energy utitlizations. For deep geothermal energy utilizations, some environmental impacts include aquifer contamination due to hazardous materials in hot groundwater, atmospheric pollution, microearthquakes, landscape changes, land subsidence, and so on. Among aforementioned environmental problems, some can be resolved with aid of technology developments, but regulatory supports


should be improved for effective and eco-friendly developments and utilizations of geothermal energy, and its dissemination.

This study proposes several policy suggestions to enhance geothermal energy utilizations in an effective, eco-friendly, sustainable manner. For environment-friendly development and effective dissemination of shallow geothermal energy utilization, three improved policies are suggested. First, geothermal environmental management guidance should be unified so that it can be applied to all geothermal air-conditoning facilities. Second, construction costs of geothermal air-conditioning systems should reasonably be set in consideration of real costs in well developments. Moreover, history management systems should be implemented for effective management. In history management systems information on geothermal energy facilities from installation to closure should be recorded and preserved.

For deep geothermal energy, most fundamental obstacle to effective developments

and utilizations is lack of legislative bases related to deep geothermal energy. Thus, geothermal law should be enacted for specifying definition, resource classification and ownership of deep geothermal energy. Second, renewable energy certificate weight should be applied to geothermal power generation as geothermal energy is used for power generation. Lastly, the financial supporting system should be established so that it can reduce of the investment risk in the early stages of the geothermal power plant developments.

Keywords: Shallow geothermal energy, Deep geothermal energy, environment- friendly development, Estimated available potential, Environmental assessment

기본연구

2012년 2012-01 부문별 기후변화 적응대책 우선순위 평가 연구 (채여라 외)

2012-02 온실가스 목표관리제와의 연계를 고려한 국내 배출권거래제 세부운영방안 연구 (이상엽 외)

2012-03 초미세먼지(PM2.5)의 건강영향평가 및 관리정책 연구Ⅰ(공성용 외)

2012-04 4대강 물환경 개선 중심의 수량 및 수질 통합관리 정책 연구 (이병국 외)

2012-05 RIO+20 녹색경제 논의 대응 국가비전 평가 및 미래발전 방안 연구 (강상인 외)

2012-06 국가 환경보건지표로서 환경성질병부담 도입방안 (신용승 외)

2012-07 국제환경협력사업 내실화를 위한 국가전략 개발 (이 윤 외)

2012-08 기후변화 적응 정보 통합지원 체계구축에 관한 연구 (전성우 외)

2012-09 기후변화를 고려한 지류하천 관리 및 수생태계 복원 방향 (강형식 외)

2012-10 기후변화에 따른 화학물질 위해성 관리방안 Ⅱ (박정규, 서양원)

2012-11 기후변화 적응형 도시구현을 위한 통합적 그린인프라 전략 수립 (강정은 외)

2012-12 물발자국 개념의 정책적 도입과 환경평가 적용방안 (노태호 외)

2012-13 상하수도시스템의 기후변화 적응전략 및 적용비용 추정 연구 (안종호 외)

2012-14 자원.환경위기 시대에 대비한 에너지가격 개편 추진전략 연구 (강만옥 외)

2012-15 자발적 협약의 현황 진단 및 효과적 활용방안 (정우현 외)

2012-16 환경정책 파급효과 분석을 위한 일반균형 모형 개발 (강성원 외)

2012-17 중장기 생물다양성 전략 수립방안 (이현우 외)

2012-18 한반도 기후변화 대응을 위한 남북협력 기반 구축 연구 Ⅱ (명수정 외)

2012-19 국가 해수면 상승 사회.경제적 영향평가 Ⅱ (조광우 외)

2011년 2011-01 기후변화 통합영향평가모형 체계 개발: 정책연계모형개발을 중심으로 Ⅱ (전성우 외)

2011-02 지역성장과 연계한 수변지역의 친환경적 개발 방향 (김익재, 최희선 외)

2011-03 탄소세와 배출권거래제 연계를 통한 효율적 기후변화 대응 방안 (신상철, 박현주)

2011-04 국가적색목록 생물종의 보호를 위한 관리정책 연구 (이현우 외)

2011-05 기후변화 시나리오를 고려한 토지이용예측 모델 개발 Ⅰ (한혜진)

2011-06 기후변화 적응대책 우선순위 평가 방법론 분석 (채여라, 조현주)

2011-07 기후변화 적응형 도시 리뉴얼 전략 수립: 그린인프라의 방재효과 및 적용방안 (강정은 외)

2011-08 기후변화에 따른 화학물질 위해성 관리방안 Ⅰ (박정규, 신용승)

2011-09 기후변화와 대기오염으로 인한 건강영향 연구: 사회경제적 변수에 따른 사망영향 (배현주 외)

2011-10 나노 물질의 안전관리를 위한 제도화방안 (홍용석 외)

2011-11 녹색기술 적용촉진을 위한 제도개선방안: 하수슬러지 및 고농도 액상폐기물을 중심으로 (최지용, 김창덕)

2011-12 물 재이용을 통한 도시하천 물순환개선 정책방안 (안종호 외)

2011-13 사회영향평가 지표 개발 및 운영 가이드라인 마련 연구 (조공장 외)

∣KEI 연구보고서 목록∣2005~2012


2011-14 산업단지 공급계획의 대기분야 전략환경평가 기반구축 (문난경 외)

2011-15 저소득계층의 기후변화 적응역량 강화를 위한 정책방안 연구 Ⅱ (추장민 외)

2011-16 특정대기유해물질 관리체계 정비방안 (공성용 외)

2011-17 폐금속자원 희유금속 자원순환 활성화를 위한 기술적·제도적 지원 방안 (이희선 외)

2011-18 하수처리장의 에너지 효율성 개선 방안 연구 (조을생 외)

2011-19 하천 정비사업의 수질 및 수생태계 분야 사후모니터링 방안에 관한 연구 (전동준 외)

2011-20 환경책임과 환경피해보험의 제도화 방안에 관한 연구 Ⅱ (한상운 외)

2011-21 해양 유류유출사고의 중장기적 영향분석 및 제도개선 방안 Ⅲ (신용승 외)

2011-22 한반도 기후변화 대응을 위한 남북협력 기반 구축 연구Ⅰ(명수정 외)

2011-23 국가 해수면 상승 사회·경제적 영향평가Ⅰ(조광우 외)

2011-24 개발사업의 종합환경영향평가지수 산정에 관한 연구 Ⅱ (유헌석 외)

2010년 2010-01 기후변화 대응을 위한 물산업 육성 정책방안 (김종호 외)

2010-02 기후변화 통합영향평가모형 체계 개발 : 정책연계모형개발을 중심으로 (전성우 외)

2010-03 녹색 생활양식 확산을 통한 온실가스 감축방안 연구 (명수정 외)

2010-04 택지 및 산업단지 개발사업의 환경평가 단계별 성과분석 (신경희 외)

2010-05 온실가스 감축을 위한 폐기물 관리방안 연구 - 폐기물 부문의 온실가스 전과정 평가 (주현수 외)

2010-06 기후변화와 대기오염이 환경 관련 질환에 미치는 영향 - 기온상승과 오존농도 증가의 상호작용을

중심으로 (배현주 외)

2010-07 공유하천 물안보 체계 구축을 위한 협력방안 (김익재 외)

2010-08 도서지역의 친환경적 용수공급계획 수립방안 (문유리 외)

2010-09 도시기본계획의 전략환경평가 방법론 연구 (조공장 외)

2010-10 폐금속자원 재활용 촉진을 위한 제도·기술적 방안 : 폐전자제품을 중심으로 (김광임 외)

2010-11 미래 녹색도시 구현을 위한 복합기능 도시습지의 복원 및 조성 방안 연구Ⅱ (방상원 외)

2010-12 물환경 거버넌스를 위한 의사결정체제 구축 (이진희 외)

2010-13 법정보호 야생조류의 서식환경 평가방안 (노백호 외)

2010-14 식생과 토양의 역할을 고려한 저탄소 토지이용계획 수립 방안 Ⅱ (황상일 외)

2010-15 세대간 생체전이성 화학물질 현황 및 관리방향 (박정규, 김용성)

2010-16 수변지역 도시재생에 있어 저영향개발기법(LID) 의 적용 방안 및 효과 (최희선 외)

2010-17 대기 중 이산화탄소 분포에 대한 이해 : 위성관측과 GEOS-Chem 결과를 중심으로 (심창섭)

2010-18 온실가스 배출권 초기할당 방식에 관한 연구 (김용건 외)

2010-19 저소득계층의 기후변화 적응역량 강화를 위한 정책방안 연구Ⅰ (추장민 외)

2010-20 지구온난화에 따른 지역규모 대기질 영향평가 Ⅱ (문난경 외)

2010-21 환경가치를 고려한 통합정책평가연구 Ⅱ (안소은 외)

2010-22 환경책임과 환경피해보험제도의 제도화방안에 관한 연구 (한상운, 박시원)

2010-23 해양유류유출사고의 중장기적 영향분석 및 제도개선 방안 Ⅱ (신용승 외)

2010-24 개발사업의 종합환경영향 평가지수 산정에 관한 연구 (유헌석 외)

2009년 2009-01 도시지역 저소득계층 보호를 위한 환경정책연구 Ⅲ (추장민 외)

2009-02 해양 유류유출사고의 중장기적 영향분석 및 제도개선 방안 (신용승 외)

2009-03 환경가치를 고려한 통합정책평가 연구 Ⅰ (안소은)

169KEI 연구보고서 목록 (2005~2012) •••

2009-04 수질오염총량관리를 위한 배출권거래제 적용방안 연구 (문현주)

2009-05 하천 건전성 평가모델 LOCOPEM을 적용한 환경평가 예측기법 (노태호 외)

2009-06 환경평가를 활용한 토지이용계획 수립방안에 관한 연구 - 도시 및 택지개발을 중심으로 (정주철 외)

2009-07 관광개발 다양화에 따른 친환경적 계획수립 및 평가방안에 관한 연구 (사공희 외)

2009-08 Noise map을 활용한 환경소음의 관리방안 마련 (선효성 외)

2009-09 제품분류에 따른 대기오염물질 직․간접 배출량 추정과 변화요인 분석 (공성용 외)

2009-10 기후변화 대응 온실가스 감축을 위한 국가할당방안 연구 Ⅱ (이상엽 외)

2009-11 식생과 토양의 역할을 고려한 저탄소 토지이용계획 수립방안 Ⅰ (황상일 외)

2009-12 북한의 가뭄재해 취약지 분석 및 대응에 관한 연구 (명수정 외)

2009-13 기후변화 대응을 위한 물환경 관리 전략 및 정책방향 Ⅰ (김익재 외)

2009-14 지구온난화에 따른 지역규모 대기질 영향평가 Ⅰ (문난경 외)

2009-15 미래 녹색도시 구현을 위한 복합기능 도시습지의 복원 및 조성 방안 연구 Ⅰ (방상원 외)

2009-16 국토연안생태네트워크 구축과 계획적 관리방안 Ⅱ (박창석 외)

2009-17 환경시장의 구조 변화와 정책 과제 (김종호 외)

2009-18 그린화학제도 활성화 및 산업체 지원방안 (박정규)

2008년 RE-01 도시지역 저소득계층 보호를 위한 환경정책연구 Ⅱ (추장민 외)

RE-02 통합적 환경관리체계 구축을 위한 정책방안 연구 Ⅲ (한상운 외)

RE-03 지속가능한 생태문화도시의 방향설정 및 추진방안 (진종헌 외)

RE-04 기후변화 대응 온실가스 감축을 위한 국가할당방안 연구 (이상엽, 이정인)

RE-05 기후변화 취약성 평가 지표의 개발 및 도입방안 (유가영, 김인애)

RE-06 에너지․전력부문 보조금의 환경친화적 개편방안과 파급효과 연구 Ⅱ (강만옥, 이상용)

RE-07 국토연안생태네트워크 구축과 계획적 관리방안 (박창석 외)

RE-08 수질오염총량관리를 위한 배출권거래제 도입방안 (문현주)

RE-09 수생태계 보호를 위한 소하천 관리 방안 (김익재, 한대호)

RE-10 해안지역 지하수 수자원 통합관리방안 연구 Ⅱ (문유리 외)

RE-11 국제 온실가스 배출권 거래제도의 파급효과 분석 (김용건, 장기복)

RE-12 환경평가제도 30년의 성과분석과 발전방향 (조공장 외)

RE-13 도시개발사업에서 환경생태계획의 체계적 도입방안 (최희선 외)

RE-14 한국의 지질유산 정보구축과 관리방안 (이수재 외)

RE-15 동북아 생태네트워크 추진체계 구축을 위한 연구 (전성우 외)

RE-16 북한의 자연재해 취약지 추정 및 남북협력 방안 연구 (명수정 외)

2007년 RE-01 기후변화 영향평가 및 적응시스템 구축 Ⅲ (한화진 외)

RE-02 도시지역 저소득계층 보호를 위한 환경정책연구 (추장민 외)

RE-03 에너지․전력부문 보조금의 환경친화적 개편방안과 파급효과 연구 I (강만옥 외)

RE-04 통합적 환경관리체계 구축을 위한 방안 연구 Ⅱ - ｢배출시설규제에관한법률(가칭)｣ 제정안을 중심으로

(한상운 외)

RE-05 도시생태네트워크 구축을 위한 토지이용계획 연구 (박창석, 오규식)

RE-06 Environmental Risk Assessment of Pharmaceuticals - Model Application for Estimating


Pharmaceutical Exposures in the Han River Basin (박정임 외)

RE-07 축차 동태형 환경경제 통합 모형 연구 (강상인, 김재준)

RE-08 환경평가와 지속가능발전지표 연계운용방안에 관한 연구 (김호석 외)

RE-09 제품군별 대기 및 수질 오염물질 배출량 추정 (공성용 외)

RE-10 환경자원의 가치평가체계 구축 I - 조건부 가치 평가법의 가상편의 검증 및 개선 방안

(이진권, 임영아)

RE-11 수생태계 보호를 위한 토사 관리 방안 (김익재 외)

RE-12 Risk Management of Hazardous Chemicals Considering Interaction between Indoor

and Outdoor Sources (신용승 외)

RE-13 해안지역 지하수 수자원 통합관리방안 연구Ⅰ (이정호 외)

RE-14 Development of a Methodology Assessing Rice Production Vulnerability to Climate

Change (유가영, 김정은)

RE-15 Estimation of Costs and Impacts for Various Options of Post-Kyoto Climate Regime

(채여라 외)

RE-16 지하수자원의 합리적 이용․관리를 위한 정책방향 (문현주)

RE-17 생태축 분석을 위한 경관생태학적 방법론 연구 (이상범)

RE-18 갯벌매립사업 환경평가 개선방안에 관한 연구 (맹준호 외)

RE-19 Air Quality Modeling System Ⅱ (문난경 외)

RE-20 자연친화적인 자연재난완화정책(Hazard Mitigation Policy)에 관한 연구 - 토지이용계획 및 관리

를 통한 홍수피해완화 방안 (정주철 외)

2006년 RE-01 기후변화 영향평가 및 적응시스템 구축 Ⅱ (한화진 외)

RE-02 지속가능한 하구역 관리방안 Ⅲ (노백호 외)

RE-03 통합적 환경관리체계 구축을 위한 정책방안 연구 I (정회성 외)

RE-04 도시지역에서의 바람길과 대기질 영향에 관한 연구 (주현수 외)

RE-05 An Approach for Developing Aquatic Environmental Risk Assessment Framework for

Pharmaceuticals in Korea (박정임 외)

RE-06 지속가능한 물질관리를 위한 자원순환정책 방안 (김광임 외)

RE-07 Job Creation and Environment (황욱 외)

RE-08 An Application of Benefit Transfer to Outdoor Recreation Values in Korea (안소은 외)

RE-09 Estimating Climate Change Damage Using PAGE Model (채여라 외)

RE-10 A Study on the Endogenous Process of Implementing International Environmental

Standards (황욱 외)

RE-11 Air Quality Modeling System Ⅰ - Development of Emissions Preparation System with

the CAPSS (문난경 외)

RE-12 수생태계 복원을 위한 제도정비 방안과 추진전략 (이병국, 노태호)

RE-13 습지보전을 위한 정책방안 연구 - 습지은행제도(Wetland Banking)를 중심으로 (방상원 외)

RE-14 Improving Coherence between Soil and Groundwater Quality Standards (황상일 외)

RE-15 유해화학물질 함유 제품의 소비자노출기법 적용 방안 (신용승 외)

RE-16 지방자치단체 환경예산제도의 발전방향 연구 (이창훈, 김영미)

RE-17 산업 클러스터 구축정책과 환경관리 (최진석)

RE-18 환경평가에 있어 생물다양성 항목의 도입 방안 (권영한 외)

171KEI 연구보고서 목록 (2005~2012) •••

RE-19 항공기소음의 영향예측기법 개선방안 (선효성, 박영민)

RE-20 고압송전선로 전자파에 대한 노출범위 설정 방안 (전인수, 김한나)

RE-21 해안개발사업에 따른 해안침식영향 저감방안 연구 (조광우 외)

RE-22 대기업과 중소기업의 환경관리 양극화 현황과 정책과제 (이창훈, 이윤미)

2005년 RE-01 기후변화 영향평가 및 적응시스템 구축 Ⅰ (한화진 외)

RE-02 Greenhouse Gas Emissions Trading Schemes - Recent Development and Policy

Recommendations for Korea (김용건, Erik F. Haites)

RE-03 지속가능한 하구역 관리방안(Ⅱ) (이창희 외)

RE-04 농촌의 경관가치평가와 관리 방안 (김광임 외)

RE-05 신재생에너지전력 시장활성화 방안 연구 (이창훈 외)

RE-06 에너지부문의 환경세 도입이 환경 및 경제에 미치는 영향 (강만옥 외)

RE-07 The Impact Analysis of Urban Growth on Environment Using the Econometric Regional

Impact Model (여준호 외)

RE-08 도시토지이용의 생태 효율 제고방안 연구 (박창석 외)

RE-09 지방단위 지속가능발전지표 연구 (정회성 외)

RE-10 총량관리체계 하에서의 지역환경관리 (문현주, 황석준)

RE-11 배출허가체계 개선 방안 연구 (이병국 외)

RE-12 Pharmaceuticals in the Environment and Management Approaches in Korea (박정임)

RE-13 멸종위기 야생동․식물종의 선정 평가기법 연구 (방상원, 안선영)

RE-14 GIS-based Wildlife Habitat Management Strategies in Korea (노백호 외)

RE-15 녹지의 대기환경영향에 관한 연구 - 도심지역에서의 녹지와 국지적 대기환경영향과의 상관관계를

중심으로 (주현수 외)

RE-16 An Econometric Analysis on the Costs of Carbon Sequestration in Korea (안소은)

RE-17 동북아 환경협력체계 효율화 방안 연구 (추장민 외)

RE-18 보호대상 식물종에 대한 환경영향평가기법 개선방안 연구 (이현우 외)

RE-19 환경영향평가시 대기확신모델의 적용에 관한 연구 (문난경 외)

RE-20 터널로 인한 지하수 영향 저감방안 연구 (이정호 외)

RE-21 해양매립사업으로 인한 환경영향의 효율적인 저감방안에 관한 연구 (맹준호 외)

RE-22 지형․지질을 고려한 개발사업의 입지선정에 관한 연구 - 골프장 및 석산개발 입지에 관하여

(김지영 외)

수시연구

2012년 2012-01 도시와 녹색경제: 한·중·일 비교연구 (정우현 외)

2012-02 생물자원의 유용성 판단을 위한 기준 연구 (이현우, 김동욱)

2012-03 환경영향평가에 적용되는 3차원 소음예측모델의 가이드라인 마련 (선효성 외)


2012-04 환경갈등 예방을 위한 환경평가제도 개선 연구 - 환경영향평가 관련 소송 사례 분석을

통한 접근 (이영수 외)

2012-05 민간 부문의 기후변화 적응을 위한 정책 기본 방향 (명수정 외)

2012-06 내륙 유도선 운항에 따른 수질관리 제도개선 방안 연구 (안종호 외)

2012-07 영흥화력 7,8호기 증설에 따른 환경영향 및 경제성 분석 (강광규. 김종원)

2012-08 오염지하수 관리 강화를 위한 제도적 지원방안 (현윤정 외)

2012-09 산업폐수 연계처리 관리개선방안 연구 (조을생 외)

2012-10 토양생태계의 지속성 관리를 위한 토양환경보전정책 방향 (박용하, 최현아)

2012-11 백두대간 기맥에 대한 환경성평가 방안 연구 (이수재 외)

2012-12 기후변화 적응 정책 연구 로드맵 및 추진 전략 (권영한 외)

2012-13 중국의 對아세안 환경협력 현황 분석 (강택구 외)

2012-14 국토 공간개발정책 변화에 따른 환경정책의 발전방향 (최희선 외)

2011년 2011-01 기후변화에 따른 건강영향 평가·적응 정책 방향 (신용승 외)

2011-02 ODA사업의 환경평가 관리방안 연구 (조공장 외)

2011-03 풍력발전단지 환경평가 방안 연구: Ⅰ. 육상, Ⅱ. 해상 (권영한, 이상범 외)

2011-04 자연재해 발생 시 환경부문의 대응체계 개선방안 연구 (명수정 외)

2011-05 교통환경 소음관리를 위한 소음측정망 system 개선 (박영민)

2011-06 지속가능 발전교육(ESD) 강화방안 (김호석 외)

2011-07 개발사업 환경평가의 중장기 모니터링 방안 (신경희 외)

2011-08 재난성 원전사고에 따른 방사성오염의 토양·지하수관리 방향 마련 (황상일 외)

2011-09 선보전 후개발 원칙의 실현방안 연구: 제주특별자치도 사례 중심 (권영한 외)

2010년 2010-01 기후변화에 대한 생물종의 민감성 평가방안 연구 (이현우)

2010-02 Integrated Water Management Model on the Selenge River Basin Phase III

(추장민 외)

2010-03 녹색생활 지표 개발 및 활용방안 (명수정, 강민수)

2010-04 지하수자원의 합리적 이용․관리를 위한 비용 분담체계 및 지하수재정 운영방안 연구(문현주)

2010-05 낙동강 조류발생 특성분석 및 관리 정책방안 (정유진 외)

2010-06 지자체 기후변화 적응능력 평가를 위한 지표체계 개발 및 시범적용 (이정호 외)

2010-07 수용성 향상을 위한 조력발전의 환경친화적 건설방안 (이희선 외)

2010-08 환경성평가에 있어서 서식지 조사 및 보전방안 (노백호, 이현우)

2010-09 기후변화와 사회통합에 관한 정책과제 개발 연구 (추장민 외)

2010-10 하천․호소 퇴적물 관리 및 준설물질 활용방안 (김익재 외)

2010-11 국가 온실가스 배출정보 작성 및 관리체계 개선방안 (김호석)

2010-12 외국의 배출권거래제 시행에 따른 법적 쟁점 분석 (한상운, 박시원)

2010-13 상수원지역의 친환경 토지관리방안 (최지용)

2010-14 기후변화 취약성 지수분석을 통한 국가적응역량 제고방안 모색 (김연주 외)

2010-15 도시농업의 온실가스 저감효과 및 정책방안 (이현우 외)

2010-16 물자원 이용과 관리를 위한 비용분담체계와 가격정책 연구 (문현주)

173KEI 연구보고서 목록 (2005~2012) •••

2010-17 대기질개선 특별대책 추진 경험 및 성과 평가 (강광규 외)

2009년 2009-01 저탄소․자원순환형 사회 구축을 위한 환경정책 (장기복 외)

2009-02 Integrated Water Management Model on the Selenge River Basin Ⅱ (추장민 외)

2009-03 합리적인 수리권 및 수자원에의 기여와 보상체계 연구 (문현주)

2009-04 지속가능발전 관점에서의 녹색성장 의미와 평가방안에 관한 연구 (김호석 외)

2009-05 남․북한 공유하천의 관리 현황과 물안보 확보방향 (김익재 외)

2009-06 미세먼지의 농도 변화를 이용한 다중 이용시설의 흡연으로 인한 실내공기질 관리 정책 평가

(김성렬 외)

2009-07 유네스코 지질공원의 특성과 시사점 연구 (이수재 외)

2009-08 4대강 살리기 사업을 위한 필요 전문기술인력 추정 (안종호 외)

2008년 WO-01 부처별 비점오염원 관리사업의 효율적 추진 방안 (최지용)

WO-02 환경성을 고려한 태양광, 풍력발전소 입지선정 가이드라인 (권영한 외)

WO-03 허베이 스피리트호 원유유출사고의 정책적 진단 및 향후과제 (신용승, 임혜숙)

WO-04 다목적댐 상류 소유역 관리 방안 연구 (최지용, 박인상)

WO-05 상하수도 부문 전략적 재정계획 - 한국의 사례 (문현주)

WO-06 해양 유류유출사고 방제종료기준 설정 방안 (황상일, 신용승)

2007년 WO-01 지역커뮤니티의 지속가능한 발전을 위한 환경평가 방법론 연구 - 주민참여의 개선방안을 중심으로

(조공장)

WO-02 연구효율성 향상을 위한 원시자료 공유체계 구축 - KEI 연구보고서를 중심으로 (전성우, 하종식)

WO-03 지하수 수질기준 및 정화기준 재설정에 대한 정책방향 (이정호, 김훈미)

WO-04 편익이전 방법을 이용한 습지가치 추정: 메타회귀분석을 중심으로 (안소은, 노백호)

WO-05 골프장 조성사업의 합리적 환경평가 방안 (황상일 외)

WO-06 저수지 비점오염원 저감을 위한 인공습지의 설치효과 및 개선방안 (최지용, 반양진)

WO-07 Comparative Study on Environmental Impact Assessment between Korea and China

(유헌석)

2006년 WO-01 Joint research between Korea and Mongolia on water quality and contamination of

transboundary watershed in Northern Mongolia (이영준 외)

WO-02 A National CGE modeling for Resource Circular Economy (강상인 외)

WO-03 OECD의 환경유해보조금 개혁 논의동향과 국내 정책과제 (강만옥, 이상용)

WO-04 산지를 활용한 친환경적 골프장 조성에 관한 연구 (권영한, 김지용)

WO-05 Leaf Area Index (LAI) Analysis of Landsat Satellite Images for Monitoring of the Future

CDM Afforestation/Reforestation Project in North Korea (이상범, 홍현정)

WO-06 주요 지질별 지하수개발이용 특성 및 수질관리실태 비교연구 (문유리, 유은혜)

WO-07 다목적 댐 저수지의 비점오염실태 및 친환경적 관리방안 연구 (최지용 외)

WO-08 Korea Environmental Policy Bulletin Ⅳ (이병국)

WO-09 누적영향평가를 위한 평가범위 산정에 대한 연구 - 생활환경분야 (이영수, 김영하)

WO-10 수자원 계획 관련 거버넌스와 환경갈등관리 방안 (정회성 외)


WO-11 국방․군사시설에 대한 환경영향평가 개선 방향 - 군사훈련장 사업을 중심으로 (최준규, 강재구)

WO-14 소수력발전소 개발사업의 환경적 고찰 (권영한, 김지영)

2005년 WO-01 Joint Pilot Studies between Korea and Mongolia on Assessment of Environmental

Management System in Gold Mining Industry of Mongolia Ⅱ (Jeongho LEE 외)

WO-02 유역관리를 통한 다목적댐 저수지의 효율적인 탁수관리방안 (최지용 외)

WO-03 휴․폐금속광산지역의 토양오염관리방안 (박용하, 서경원)

WO-04 녹색구매 대상제품의 화학적 안전성 제고를 위한 정책연구 (신용승, 김효정)

WO-05 A Study on the Integrated Product Policy of EU and Corresponding Tasks

(공성용, 최형진)

WO-06 Korea Environmental Policy Bulletin Ⅲ (이병국, 송영일)

Working Paper

2012년 2012-01 기후변화를 고려한 농업 가뭄지수 활용 및 적용 기초 연구 (이진영)

2012-02 산림경영 기반시설의 주요 환경영향 - 선형사업(임도) 중심으로 (천영진 외)

2012-03 방조제 건설에 따른 연안환경의 중장기 변화 평가 연구 - 아산만 수질모델링 중심으로

(김태윤)

2012-04 지속가능한 지하수자원 확보를 위한 지하수보전구역 지정 연구 - 외국의 지하수보전구역

사례 분석 (현윤정)

2012-05 공공부문의 지역별 환경보호지출 및 수입통계(EPER) 추계 (조일현, 김종호)

2012-06 누적영향평가 적용의 사례 분석 및 시사점 연구 (김진오)

2012-07 유해성에 따른「폐기물 종료기준」의 해외 현황 및 정책적 시사점 (조지혜 외)

2012-08 도시 지하공간 조성에 따른 환경영향 관리 방향 연구 (김윤승)

2012-09 폐기물 처리관련 업종의 여건변화가 여타 산업에 미치는 영향 분석 (신상철)

2012-10 미래 건강부담 추정의 영향요인 고찰- 기후변화에 따른 폭염 증가를 중심으로 (하종식, 신용승)

2012-11 셰일가스 국내 도입에 따른 에너지·환경 정책 수립을 위한 기초연구 (주현수, 조한나)

2011년 2011-01 수자원 현황 및 영향요인: 기후변화를 중심으로 (김연주, 정은성)

2011-02 도시계획의 전략환경평가를 위한 기후요소 평가기법의 해외사례 분석 (엄정희, 유승헌)

2011-03 임진강 유역의 저수지 지리정보 구축과 수질평가 기초연구 (홍현정, 김익재)

2011-04 방사능 재해에 따른 환경 및 인체 영향 분석 (심창섭, 홍지연)

2011-05 해조류를 이용한 바이오연료의 환경 친화적 적용을 위한 기초연구 (조지혜, 이희선)

2011-06 토양·지하수 오염부지의 종합적위해성평가를 위한 생태위해성평가체계 구축 (김윤승, 이주연)

2011-07 기후변화협약 당사국총회 의장(국)의 역할 기초연구 (김이진)

2011-08 환경영향평가 협의내용의 효율적 이행방안을 위한 제도적 고찰 (최상기 외)

2011-09 지하수오염의 평가 및 정화 규제 정책 방향 제시를 위한 연구: 염소계유기용제 오염

175KEI 연구보고서 목록 (2005~2012) •••

중심으로 (김호정 외)

2011-10 조력발전소 건설사업에 의한 해양 생물상 영향 사례 고찰 (천영진 외)

2010년 2010-01 주요 교역국의 화학물질 규제동향 분석 (박정규, 김용성)

2010-02 국내 자원순환지표 변화 추이 (김광임 외)

2010-03 나노물질의 안전한 사용을 위한 환경․사회안전망 구축방안 연구 (홍용석)

2010-04 수문․식생 모사를 위한 지표모델의 동아시아 적용 타당성 분석 (김연주)

2010-05 어류의 물리서식처 적합도 지수 산정 방안 고찰 (강형식 외)

2010-06 북한의 탄소시장 잠재력 추정 연구 - 에너지부문을 중심으로 (강광규, 이우평)

2010-07 야간조명으로 인한 생태계 영향 평가 방안에 관한 연구 : 해외사례를 중심으로 (이상범)

2010-08 고령화 사회의 생활패턴 변화 및 환경이슈 조사 연구 (공성용)

2010-09 고온으로 인한 사망 누적효과 분석 방법론 연구 (하종식, 신용승)

2010-10 CMAQ을 적용한 환경영향평가서 작성에 대한 매뉴얼 (문난경)

2010-11 해안개발사업 환경평가 영향예측 결과에 근거한 해양동․식물상 조사정점 선정방안

(맹준호, 조범준)

2010-12 산업단지 사업에서의 수질오염 영향범위 설정방안 (조한나, 송영일)

2010-13 개발사업 생태계훼손사고 대응 매뉴얼 구축 (박하늘, 전동준)

2010-14 지형 특성을 고려한 지형변화의 적정량 평가방안 (사공희, 정재현)

2010-15 소음지도를 활용한 소음평가 개선 방안 연구 : 택지개발사업을 중심으로 (선효성)

2010-16 CCS 관련 해외 환경관리 제도 및 연구동향 분석 (신경희)

기초연구

2009년 2009-01 다목적댐 상류 폐광산 등 비점오염원 관리방안 (최지용 외)

2009-02 도서지역 용수공급체계에 관한 고찰 (문유리 외)

2009-03 폐기물 재활용 규제 선진화 방안 - 포장 및 가전폐기물을 중심으로 (김광임)

2009-04 유해물질 관리를 위한 SFA(물질흐름분석) 방법론 적용 연구 (주현수)

2009-05 녹색정화(Green Remediation) 최적관리기법 도입을 위한 기초연구 (황상일, 조한나)

2009-06 물환경 기준의 통합적 관리방안에 관한 연구 (한대호, 최지용)

2009-07 기후변화가 생태계에 미치는 영향 고찰 - 습지식물상을 중심으로 (권영한, 최홍근)

2009-08 도시지역의 기후변화 적응을 위한 열섬효과 완화방안 연구 (명수정)

2009-09 4대강 관련 법률 및 제도의 현황분석과 효율적 개선방안 (김태형 외)

2009-10 지역단위 하수재이용 활성화를 위한 기초연구 (조을생)

2009-11 기후변화 관련 환경보건 통합 데이터베이스 구축 (김성렬)

2009-12 환경책임과 환경피해보험제도의 제도화방안에 관한 기초 연구 (한상운)

2009-13 실시간 수질 모니터링 및 모델링 체계에 관한 고찰 (정유진)

2009-14 수질보전을 위한 새만금호 배수갑문 운영 대안에 관한 연구 (이진희)


2009-15 식물생태계가 대기 중 오존농도에 미치는 영향 - 기후변화와 관련하여 (심창섭)

2009-16 풍력발전시설에서 발생하는 환경소음 및 저주파음의 영향 (박영민, 정태량)

2009-17 신도시의 물순환 건전화를 위한 그린인프라 조성 기준에 대한 연구 (장수환)

2009-18 저탄소 생태관광지표 개발 및 평가 (배민기, 박창석)

2009-19 기후변화에 따른 연안역의 해역-육역 통합 범람 예측 방안에 관한 기초 연구

- 해석 모형 비교․분석을 중심으로 (김경준 외)

2009-20 기업 환경보호지출과 오염배출량의 상관관계 분석 - 대기분야를 중심으로 (하종식 외)

2008년 2008-01 도시기본계획의 환경부문 계획수립 실태 및 개선방안에 관한 연구 (최준규, 주용준)

2008-02 지방자치단체의 환경분야 자주재원 확충방안 연구 - 지방환경세 도입을 중심으로 (이창훈 외)

2008-03 지하수관리 관점에서의 노로바이러스 질병 발생에 관한 고찰 (방상원, 조미경)

2008-04 환경 친화적인 노동조합 활동 동향과 정책적 시사점 연구 (황욱, 이상용)

2008-05 사업단계 전략환경평가를 위한 환경가치 활용방안 (안소은)

2008-06 식생분석을 위한 고분광영상(Hyperspectral Image) 활용방안 (이상범)

2008-07 환경정책연구사업 추진 5개년(’08-’12) 계획 (노태호 외)

2007년 2007-01 교통소음의 건강영향에 대한 환경적 고찰 (선효성)

2007-02 국토개발사업의 지속가능성 평가 - 평가체계 정립과 녹지총량관점에서의 실험 평가

(이현우, 이관규)

2007-03 남북한의 환경법제에 관한 비교 연구 (한상운 외)

2007-04 2008년도 기본연구사업 추진을 위한 기획 연구 (이병국, 이현우)

2007-05 식물사회학적 이론에 의한 생태모델숲 조성기법 (정흥락 외)

2007-06 기후변화협약 신축성 메커니즘의 경제적 파급효과 비교 연구 (황욱)

녹색성장연구

2012년 2012-01 중장기 환경전망 및 대응전략(I) (강성원 외)

2012-02 보호지역의 지속가능한 이용 및 관리 - 지역의 생태.경제.사회적 특이성을 기반으로 한

접근 (박용하 외)

2012-03 산업계 유기성폐기물의 자원화 촉진방안 연구 (신상철 외)

2012-04 도서지역 친환경 관광계획 수립방안에 관한 연구 (이상범 외)

2012-05 온실가스 감축의무 협상동향 및 대응방안 연구(IV) (이정석 외)

2012-06 주요국 온실가스 감축정책 동향 및 시사점 (김용건 외)

2012-07 지열에너지의 환경성 평가 및 환경친화적 이용 방안 (이희선 외)

2012-08 기후변화 대응 물관리 시스템 구축 및 물안보 장기 비전 수립 (김호정 외)

2012-09 미래 성장동력 확보를 위한 상하수도 선진화 방안 (조을생 외)

2011년 2011-01 환경가치 DB 구축 및 원단위 추정 Ⅲ (안소은 외)

177KEI 연구보고서 목록 (2005~2012) •••

2011-02 국토자연자원의 현명한 이용전략 수립 Ⅲ (박창석 외)

2011-03 공간환경계획에 기반한 광역계획의 전략환경평가 방안 (최희선 외)

2011-04 고령사회 진입에 따른 환경문제 및 정책과제 (이정석, 손원익)

2011-05 온실가스 감축의무 협상동향 및 대응방향 연구 Ⅲ (이정석 외)

2011-06 한․중․일 탄소시장 연계의 파급효과 분석 (김용건, 공현숙)

2011-07 탄소세 도입 및 에너지세제 개편방안 연구 (강만옥 외)

2011-08 해양에너지의 환경성 평가 및 환경친화적 국토이용방안 (이희선 외)

2011-09 물관리 취약성과 물안보 전략 Ⅲ (김익재 외)

2011-10 물자원의 가치 변화와 물산업 선진화 전략 (문현주)

2011-11 기후변화 대응을 위한 적정 하천공간 확보방안 Ⅲ: 극한홍수 대응책을 중심으로 (강형식 외)

2011-12 기후변화 대응을 위한 수자원 네트워크 구축방안 연구 Ⅱ (이진희 외)

2011-13 기후변화 대응을 위한 수질제어 및 관리방안 Ⅱ (안종호 외)

2010년 2010-01 녹색성장 촉진을 위한 환경규제 선진화 방안Ⅰ (김종호 외)

2010-02 녹색성장 평가를 위한 지표체계 개발 및 활용방안 연구 (김종호 외)

2010-03 환경정보체계에 기반한 공간환경계획 수립 가이드라인 마련 Ⅱ (최희선 외)

2010-04 연접개발에 대한 사전환경성검토 개선 방안 (선효성 외)

2010-05 환경가치 DB 구축 및 원단위 추정 Ⅱ (안소은 외)

2010-06 국토자연자원의 현명한 이용전략 수립 Ⅱ (박창석 외)

2010-07 환경문제를 둘러싼 지역갈등 해소 및 거버넌스 강화 방안 (이정석 외)

2010-08 온실가스 감축의무 협상동향 및 대응방향 연구 Ⅱ (박시원 외)

2010-09 국제 탄소시장 동향 및 전망 (이윤, 손원익)

2010-10 국내 에너지 시장구조를 고려한 온실가스 배출권 거래제 설계 방안-발전부문 참여방안을 중심

으로 (신상철 외)

2010-11 기후변화 대응을 위한 탄소세 도입방안 (신상철 외)

2010-12 재생에너지의 환경성 평가 및 활성화 방안 - 폐자원을 중심으로 (이희선 외)

2010-13 기후변화 적응 강화를 위한 사회기반시설의 취약성 분석 및 대응방안 연구(II) (명수정 외)

2010-14 물관리 취약성과 물안보 전략 Ⅱ (김익재 외)

2010-15 해수면 상승에 따른 취약성 분석 및 효과적인 대응정책 수립 Ⅱ : 연안역 범람평가 및 대응방향

(조광우 외)

2010-16 기후변화 대응을 위한 적정 하천공간 확보방안 Ⅱ (강형식 외)

2010-17 기후변화 대응을 위한 수자원 네트워크 구축 방안Ⅰ (이진희 외)

2010-18 기후변화 연동 4대강 유역 지하수 함양량 예측 및 이용 가능량 산정 Ⅱ (이정호 외)

2010-19 기후변화 대응을 위한 수질 제어 및 관리방안Ⅰ (안종호 외)

2009년 2009-01 국내 대기오염규제의 온실가스 저감효과 제고방안 (김호석 외)

2009-02 환경정보와 가이드라인 제공에 의한 자율적 환경평가 지원 (이영준 외)

2009-03 환경정보체계에 기반한 공간환경계획 수립 가이드라인 마련 (최희선 외)

2009-04 환경평가 절차 효율화를 위한 스크리닝의 단계별 도입방안 (신경희 외)

2009-05 환경가치 DB 구축 및 원단위 추정 Ⅰ (안소은 외)


2009-06 국토자연자원의 현명한 이용전략 수립 Ⅰ (박창석 외)

2009-07 온실가스 감축의무 협상동향 및 대응방향 연구 Ⅰ(김용건 외)

2009-08 온실가스 저감잠재성 분석 및 감축정책 연구 - 수송 및 건물부문 (강만옥 외)

2009-09 재생에너지의 환경성 평가 및 환경친화적 개발 Ⅰ - 태양광 및 풍력에너지를 중심으로

(이희선 외)

2009-10 기후변화 적응 강화를 위한 사회기반시설의 취약성 분석 및 대응방안 연구 Ⅰ (명수정 외)

2009-11 물관리 취약성과 물안보 전략 Ⅰ (안종호 외)

2009-12 해수면 상승에 따른 취약성 분석 및 효과적인 대응정책 수립 Ⅰ - 해안침식 영향평가 (조광우 외)

2009-13 기후변화 대응을 위한 적정 하천공간 확보방안 연구 (정주철 외)

2009-14 기후변화 연동 4대강 유역 지하수 함양 및 이용가능량 산정 기법 개발 Ⅰ (이정호 외)

※ KEI 설립 이후 현재까지의 보고서 원문은 KEI 홈페이지(www.kei.re.kr)에서 보실 수 있습니다.

지열에너지의 환경성 평가 및 환경친화적...

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