지열에너지의 환경성 평가 및 환경친화적 이용방안

Title
지열에너지의 환경성 평가 및 환경친화적 이용방안
Authors
이희선
Co-Author
안세웅; 현윤정; 김윤승; 조공장
Issue Date
2012-12-31
Publisher
한국환경정책·평가연구원
Series/Report No.
녹색성장연구보고서 : 2012-07
Page
166 p.
URI
http://repository.kei.re.kr/handle/2017.oak/19889
Language
한국어
Abstract
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.


본 연구는 지열에너지 개발 및 이용에 따른 환경적 영향을 분석하고, 사업계획, 설치, 운영 및 폐쇄 과정에서 나타나는 환경적 문제점 및 제도적 문제점들을 분석하여 개선방안을 모색함으로써 지열에너지의 환경친화적인 개발과 이용 확대를 위한 정책적 추진 방향을 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 설정하는 데 중요한 기초자료이다. 심부지열에너지 잠재량에 대한 연구결과는 기존 선행연구를 통하여 많이 나타나며, 2011년 EGS(Enhanced Geothermal System) 발전기술을 기반으로 산정한 바에 따르면 기술적 잠재량은 약 19.6GW이다. 한편 천부지열 잠재량의 경우 아직까지 우리나라에서 조사연구가 수행된 바 없으므로 본 연구에서 문헌조사를 바탕으로 산정하였고, 그 결과 지열히트펌프의 이용가능 잠재량은 약 9.2Mtoe인 것으로 나타났다. 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 환경친화적이며 지속가능하게 사용하는 것이 무엇보다 중요할 것으로 판단된다.

Table Of Contents

제1장 서 론
1. 연구의 목적과 필요성
2. 연구의 내용 및 범위

제2장 지열에너지의 정의와 종류
1. 지열에너지의 정의
2. 지열에너지의 구분
3. 지열에너지 이용기술
가. 천부지열에너지 이용기술
1) 저온 지열원 활용
2) 지열원 열펌프 기술
나. 심부지열에너지 이용기술
1) 고온 열수발전 기술
2) 저온 Binary 발전 기술
3) 인공지열 저류층 생성 기술(Enhanced Geothermal System; EGS)

제3장 지열에너지 주요 현황
1. 1차 에너지 현황
2. 재생에너지 현황
3. 지열에너지 주요 현황
가. 천부지열 이용 현황
1) 국외 현황
2) 국내 현황
나. 심부지열 이용 현황
1) 국외 현황
2) 국내 현황

제4장 지열에너지 잠재량 및 보급계획과의 연계 분석
1. 지열에너지 잠재량의 개념과 분류
2. 우리나라의 지열에너지 잠재량
가. 심부지열 잠재량
나. 천부지열 잠재량
1) 지열원 온도 직접이용 잠재량 산정
2) 지열히프펌프 이용 잠재량 산정
3) 우리나라의 천부지열 잠재량 산정 결과 및 시사점
3. 지열에너지 보급 목표
4. 보급 목표와 잠재량과의 연계 분석 및 시사점

제5장 환경적 영향 및 문제점 분석
1. 지열에너지 이용에 따른 환경적 영향
가. 천부지열 이용에 따른 환경적 영향
1) 천공과정에서의 오염물질 유입
2) 히트펌프 냉매의 영향
3) 지중열교환기 열교환 유체(부동액)의 누출
4) 그라우팅 물질의 영향
5) 온도변화 및 재주입 지하수에 의한 영향
6) 지하수 사용에 따른 지하수위 하강 및 지반 침하
7) 심부천공으로 인한 대수층 연결 및 수리적 간섭
8) 사용 종료 후 토지이용
나. 심부지열 이용에 따른 환경적 영향
1) 수질오염
2) 지형훼손
3) 대기오염
4) 지반침하
5) 지진유발
6) 소음
7) 환경적 영향에 대한 종합
2. 제도적 문제점 분석
가. 천부지열에너지
1) 지열공 시공비 현실화 문제
2) 환경관리지침의 문제점
나. 심부지열에너지
1) 지열발전 관련 법적 체계 미비
2) 지원제도 미비

제6장 환경친화적 개발 및 보급 활성화를 위한 개선방안
1. 천부지열에너지
가. 지침 개선
1) 설치 위치
2) 시스템간 또는 시스템 내 열적 간섭
3) 천공과정에서의 오염물질 유입
4) 천공, 케이싱 및 그라우팅
5) 그라우팅 물질
6) 밀폐형 시스템에서의 지중열교환기 열교환 유체
7) 개방형 시스템에서의 지하수 보전
8) 지중순환수 누출
나. 전문인력의 참여 및 지원
다. 환경관리를 위한 이력관리제 도입
라. 굴착 시공비 현실화를 위한 비용설계 제안
1) 개방형 지열공 굴착
2) 밀폐형 지열공 굴착
3) 국가 지원사업에서의 지열공 굴착 설계 방향
2. 심부지열에너지
가. 지열발전 관련 법적 체계 마련 방향
나. 개발 리스크 지원제도

제7장 결론

참고문헌

Abstract

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Reports(보고서) Green Growth(녹색성장연구)
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