지열에너지 (地熱에너지)

과학기술

개념

정의

지구 내부에 축적된 열을 이용한 에너지.

개설

땅 속에는 마그마의 활동, 방사성 동위원소의 붕괴, 태양에너지의 축적에 의해 매우 많은 에너지가 들어 있다. 이 에너지는 난방과 급탕용 온수의 생산이나 전기의 생산에 이용할 수 있다.

지열에너지는 오래 전부터 온천의 형태로 이용되어 왔다. 난방이나 급탕용으로 본격적으로 이용된 것은 20세기에 들어와서이고, 전기 생산용으로는 주로 20세기 후반기부터 이용되었다.

내용

지각에는 고온의 마그마가 존재한다. 이것이 지각을 뚫고 대기로 분출되면 화산이 된다. 그러므로 화산 지역의 지층은 온도가 높고 이로 인해 가열된 지하수와 지표수가 자연스럽게 온천수로 이용될 수 있다. 대표적인 지역은 화산지대에 위치한 아이슬랜드, 일본, 필리핀이다. 이들 지역에서는 온천이 발달되어 있을 뿐만 아니라, 고온의 물을 이용해서 난방과 전기생산을 하고 있다.

필리핀에서는 지열발전으로 전체 전기의 20% 이상을 생산한다. 지열발전은 땅속의 뜨거운 기운으로 물을 끓이거나 다른 액체를 끓여서 그 증기로 발전터빈을 회전시켜 전기를 얻는 방식이다. 화산지대가 아닌 곳에서는 지하 1000미터 이하에 존재하는 뜨거운 암반층의 에너지를 끌어올려서 전기생산과 난방용으로 이용한다. 이미 프랑스에는 이러한 암반층의 에너지를 수천가구의 주택에 난방용으로 공급하는 지역난방 시설이 있고, 독일에서는 최근에 암반층 에너지를 이용한 지열발전소가 건설되었다.

지열 이용의 또 한가지 형태는 열펌프를 땅속에 묻어서 땅속 에너지를 끌어올리는 것이다. 이때는 땅속에 관을 묻고 관 속에 액체를 통과시켜서 에너지를 흡수하거나 방출하게 만든다. 겨울에는 액체가 땅속 에너지를 흡수해서 열펌프에 전달해주면 여기서 에너지가 모여져 난방용으로 이용된다. 여름에는 건물 안의 뜨거운 열기를 열펌프의 액체가 흡수해서 땅 속으로 전해준다. 이렇게 해서 차가워진 액체는 다시 열펌프로 가서 열기를 흡수하여 건물을 식혀주는 일을 한다.

의의와 평가

지열의 잠재량은 매우 큰 것으로 추정된다. 독일의 경우 2050년까지 독일 전체의 열에너지 중에서 25% 가량을 지열로 공급할 수 있는 것으로 조사되었다. 아이슬랜드의 경우는 거의 모든 에너지를 지열로부터 얻는 것이 가능하다. 아이슬랜드에서는 지열로 수소를 생산해서 자동차 연료로 이용하려는 준비를 하고 있다. 한국도 지열 자원은 적지 않다. 수십년의 계획을 세워서 지하수층을 파괴하지 않는 지열 기술을 개발하고 보급하면, 값이 오르기만 하는 석유나 가스로부터 벗어나는 시기를 앞당길 수 있을 것이다

참고문헌

『과학용어사전』(뉴턴코리아, 2010)

『신ㆍ재생에너지 백서』(산업자원부, 2005)

『에너지대안을 찾아서』(이필렬, 창비, 1999)

집필자

이필렬