지열발전의 원리와 관련 산업들

지열발전과 관련된 열수기화기, 응축기, 배관 등의 지열발전설비와 화공/LNG플랜트와 관련된 열교환기, 타워 등의 화공/LNG설비등의 산업들이 있다.

[지열발전 원리]

 

지열발전 원리

 

구분	내용
유입정(Production well)	지각에서 고온의 지열수를 추출하는 장치
배수정(Reinjection well)	사용된 지열수를 다시 지각으로 주입하는 장치.
분리기(Separator)	액체와 기체를 분리하여 액체만을 이동시키는 장치
열수기화기 (Vaporizer by Brine)	고온액체와 저온액체 2개의 유체 사이에서 열의 이동을 실시하는 장치
응축기(Condenser)	사용된 기체의 온도를 낮춰 액체로 변환시키는 장치
터빈(Turbine)	지열에너지를 기계적 동력으로 변환하는 장치
발전기(Electrical generator)	터빈에서 받은 동력으로 전기를 생산하는 장치

 

지열에너지(Geothermal energy)란 지구가 포함하고 있는 열의 총칭이며, 지열에너지의 근원은 지각 및 맨틀중 방사성 동위원소(U238, U235, Th232, K40)의 붕괴로 인한 것이 83%, 지구 내부로부터 방출되는 에너지가 17% 입니다. 지열에너지의 부존량은 이론상 유한하지만, 대륙 지각 3km 깊이 이내의 지열의 총량(잠재부존량) 만으로도 인류가 100,000년 동안 사용이 가능하다는 연구결과가 있을 정도로 상당히 유용한 자원 입니다.

 

연중 일정 온도를 유지하는 지열은 1km당 30℃ 씩 증가하며, 맨틀의 온도는 2000℃, 외핵의 온도는 2500℃, 내핵의 온도는 3900℃ 까지 상승합니다. 3km에서는 90℃ 정도가 되어 건물의 난방이나 급탕열로 사용이 가능합니다. 5km에서는 240℃ 까지 올라 터빈발전으로 전기에너지 생산이 가능합니다.

[지구의 구성]

 

 

지열에너지를 이용하는 심도에 따라 천부지열과 심부지열로 구분하며, 천부지열은 심도 300m 이내의 저온 지열을 말하며 냉난방, 농업, 온천, 산업, 도로융설 등에 직접 이용됩니다. 심부지열은 심도 0.5km 이상에 존재하는 고온 지열을 말하며 고온 지열수 또는 고온 증기로 터빈을 구동하여 지열발전 과정을 거치며, 전력과 냉난방의 형태로 에너지를 공급합니다.

지열발전 방식은 지열의 온도에 따라 크게 건조증기발전소(Dry Steam Power Plant), 플래시증기발전소(Flash Steam Power Plant) 및 바이너리사이클발전소(Binary Cycle Power Plant) 방식의 3가지로 구분합니다.

 

1MWh의 생산량으로 4인기준 약 1,000가구의 전력소비량을 감당할 수 있으며, 지열발전 방식 별로 Unit당 생산량은 평균적으로 건조증기발전소가 35MW~120MW, 플래시증기발전소가 10MW~55MW, 바이너리사이클발전소가 5MW~10MW 입니다.