• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.571-571
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• 2009

지열은 날씨와 기온 등에 영향을 받지 않고 연중 가동할 수 있어 기저부하를 담담할 수 있는 유일한 신재생에너지 자원이므로 이에 대한 기술개발이 시급하다. 우리나라는 비화산지대이며 지중 온도가 가장 높은 지역의 5km에서 약 $170^{\circ}C$ 내외이므로 외국에 비해 지온경사도가 크지 않은 편이다. 그리고 3km 이상에서는 지하대수층이 거의 존재하지 않기 때문에 지열발전을 위해서는 EGS 기법을 도입할 수 밖에 없는 실정이다. 그리고 지열수를 확보할 수 있는 온도범위가 약 $100{\sim}150^{\circ}C$ 정도이므로 이에 적합한 지열발전 플랜트를 선정할 필요가 있다. 일반적으로 지열발전에 적용되는 플랜트는 건증기 지열발전, 플래쉬증기 지열발전, 바이너리 사이클 지열발전으로 분류할 수가 있으나 국내 여건에 맞는 방식으로서 바이너리 사이클 발전으로서 ORC 플랜트 또는 Kalina 사이클 플랜트가 적합하므로 이에 대한 기술 개발이 적극적으로 이루어져야 한다. 따라서 국내 지열발전의 기술개발에 있어서 핵심요소는 심부천공 및 EGS를 위한 인공파쇄기술과 지상 플랜트로서 저온지열 발전 플랜트의 기술확보가 필요한 실정이다. 이와 같은 기술개발이 완성되면 발전 뿐만아니라 집단지역난방, 온실 및 양어장 등에도 열공급이 가능한 열병합발전이 가능하게 될 것이다. 또한, EGS 기술로서 상업적 성공을 이룬 것은 세계적으로 2~3개 사례에 불과한 신기술로서, EGS 기술의 국내 조기 실현으로 기술 선점 및 해외 수출을 모색할 필요가 있다. 그리고 심부 지열자원은 국내 어디에나 부존하는 ubiquitous 자원이며 이산화탄소 배출이 전무한 청정 국산 에너지 자원이나, 이의 개발에는 높은 초기 투자비와 risk를 요하므로 민간 업체의 투자가 제약을 받는다. 따라서 정부의 적극적인 지원하에 산.학.연 중심으로 시범보급이 우선 이루어진 후 민간의 자발적 투자를 통한 지열 개발을 유도할 필요가 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.139.2-139.2
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• 2010

신재생에너지는 기후변화에 대응하고 "저탄소 녹색성장"을 선도하는 차세대 성장동력 산업으로 최근 그 중요성이 급격히 부각되고 있다. 지열에너지는 신재생에너지 중에서도 $CO_2$ 배출량이 적고, 거의 무한정한 자원으로 평가받고 있다. 지열에너지는 녹색성장을 달성할 수 있는 중요한 에너지원으로 점차 부각되고 있다. 본 논문에서는 지열에너지 개발의 주도국인 미국과 일본의 지열에너지 정책을 조사 연구한다. 미국은 1950년대에 지열에너지를 이용한 전력생산을 시작한 이후 지열에너지 개발에 정책적 지원을 지속하고 있다. 미국의 지열발전은 중서부와 남부지역에서 주로 이루어지고 있다. 최근에는 미국을 중심으로 바이너리 사이클을 적용한 중저온 지열발전이 활성화되고 있다. 일본은 1970년대에 두 차례의 석유파동을 겪은 후에 대체에너지의 하나로서 지열에너지를 개발하기 시작했다. 1976년 일본지열자원개발추진센터의 설립을 시작으로 지열발전 개발을 위한 법률과 기구, 보조금제도 등을 신설하여 지열에너지를 개발해 왔다. 일본은 현재 지열발전 개발을 위해 지열발전개발비보조금제도, 지역신에너지등도입촉진사업비보조금제도, 신에너지사업자지원대책사업 등을 실시하고 있다.

• New & Renewable Energy
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• v.3 no.4
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• pp.16-21
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• 2007

국토가 좁고 천연자원이 부족한 우리나라에서 전기생산의 대부분을 원자력 발전에 의존하고, 화력발전을 많이 활용하는 것은 당연한 일이다. 그러나, 각종 신기술의 개발과 함께 신에너지원에 대한 가능성이 증대되고 있어 이에 대한 연구와 투자도 소홀히 할 수 없는 상황에 있다. 신에너지원으로 거론되는 여러 가지 대안 가운데 비교적 국내기술로 접근하기 쉬운 부분이 지열을 활용한 분야이다. 일본, 필리핀, 인도네시아와 같은 화산국은 물론이고 우리나라와 같이 활화산이 없는 나라에서도 대심도에서는 지열자원이 고르게 분포해해 있을 것으로 추정되어 개발된 지열활용기술은 그 수요처가 상당히 젊다고 할 수 있다. 본 연구에서는 지열활용을 위하여 필수적으로 사용되는 지열정 굴착기법과 건설에 따라 우려되는 환경영향을 정리하였다. 지열활용에 사용되는 지열정의 종류를 파악하고, 그에 따른 굴착기술을 소개하였으며, 저비용 고효율 굴착을 위한 요소기술들을 정리하였다. 그리고, 국외의 자료를 통하여 지열발전 프로젝트에서 우려되는 환경영향을 조사하여 국내의 상황과 비교하여 고찰하였다.

• Korea Journal of Geothermal Energy
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• v.4 no.2
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• pp.6-14
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• 2008

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.196.2-196.2
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• 2011

지구온난화와 화석연료 고갈에 대한 우려로 전세계적으로 신재생에너지의 개발 및 활용이 본격화되고 있다. 특히, 다양한 신재생에너지원 중에서 날씨 및 계절에 의한 영향, 기저부하 담당, 지상 점유 면적, 소음 등 생활환경 영향, 경제성 등을 고려할 때 지열에너지는 미래 청정에너지원로서 기대와 관심이 집중되고 있다. 화산이 존재하지 않는 우리나라에서의 지열발전은 거의 불가능한 것으로 인식되어 지금까지의 심부 지열에너지 개발 프로젝트는 대부분 지역난방, 시설영농 등 직접이용을 목표로 추진되어 왔다. 그러나, 2003년부터 한국지질자원연구원에서 수행한 포항 심부지열에너지 개발사업의 결과로 얻어진 다양한 지질학적/지열학적 증거들을 토대로 분석한 결과, 국내 일부 지역에서는 지하 5 km 심도에서 최대 약 $180^{\circ}C$의 지온이 예상되어 국내에서도 심부 지열에너지를 이용한 지열발전에 대한 가능성이 제기되어 왔다. 여기에, 유럽과 미국 그리고 호주 등 선진국을 중심으로 비화산 지역에서 지하 심부에 인공적으로 지열저류층(파쇄대)을 생성하고 이를 통해 열매체(물)를 순환시킴으로써 생산된 증기를 발전에 활용하는 EGS (Enhanced Geothermal System) 기술이 개발되고 몇몇 성공사례가 발표되었다. 또한, 이러한 기술개발에 힘입어 EGS 지열발전에 대한 선진국의 과감한 연구비 투자가 이어졌다. 이러한 기술적 배경에 발맞추어 우리나라에서도 2010년 12월에 EGS 지열발전 과제가 착수되었다. 이 프로젝트는 아시아에서는 최초로 수행되는 EGS 기술 개발과제로서 2015년까지 약 480억원의 R&D 예산을 투입하여 MW급의 지열발전 pilot plant의 구축을 목표로 하고 있다. 프로젝트가 성공적으로 추진될 경우 국내외적인 파급효과는 매우 클것이다. 특히 2015년까지 1.5 MW의 pilot plant의 구축이 성공적으로 추진될 경우 국내에서는 2017년까지 3 MW 이상, 2020년까지 20 MW이상, 2030년까지 200 MW 이상의 지열발전이 가능할 것으로 기대된다. 또한 축적된 기술개발 경험을 바탕으로 인도네시아, 필리핀 등의 해외의 지열발전 사업에도 진출할 수 있는 계기가 될 것이다. 프로젝트는 넥스지오를 주관기관으로 하고 한국지질자원연구원, 한국건설기술연구원 및 서울대학교 등의 지질자원 관련 연구 및 교육기관과 포스코, 이노지오테크놀로지 등의 산업체가 참여하여 컨소시엄 형태로 추진하고 있으며, 향후 관심있는 여러 기관 및 산업체의 지원과 참여를 기대한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.573-573
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• 2009

지열에너지는 지구가 생성될 당시부터 지구 내부에 존재하는 무한한 열에너지로 온실가스 배출이 적으며 태양광이나 풍력 등 다른 신재생 에너지와는 달리 일정한 에너지를 공급할 수 있는 항상성 에너지로 기저부하를 담당할 수 있다. 지열을 이용한 전력 생산은 1904년에 이탈리아 라데렐로에서 처음으로 시작되었으며, 현재까지 화산지대를 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 2001년에서 2005년 사이에 전세계 지열발전용량은 약 13% 증가하였으며, 2005년을 기준으로 약 8,933MWe의 지열발전설비가 가동 중이다. 최근 들어 지하 심부까지 시추하여 지열저장소(geothermal reservoir)를 형성하고 이를 통해 지열에너지를 생산하는 새로운 시스템인 EGS(Enhanced Geothermal Systems)가 개발됨에 따라 비화산지대에서도 지열발전소를 건설하려는 움직임이 가속화되고 있다. EGS는 지하 심부의 불투수성 결정질 암반에 존재하는 지열에너지의 경제적인 생산뿐만 아니라 물을 주입하여 생산시키는 순환 방식을 이용하여 지열에너지 획득의 매개 역할을 하는 지열수의 고갈 문제를 해결하였다. 결정질 암반에서의 지열저장소의 형성은 암반 내에 분포하는 불연속면에서 주로 발생하며, 이를 위한 압력 조건은 현지 암반의 응력 분포 특성과 암반 및 불연속면의 물성에 좌우된다. 시추공을 통해 지하 심부의 암반에 수압이 가해지면 물의 주입으로 불연속면의 마찰력이 감소하며, 이로 인해 불연속면에 전단변형이 발생하게 된다. 전단변형은 불연속면을 열린 상태로 유지시켜 지열저장소를 형성하게 된다. 불연속면의 전단 변형시 발생하는 미소 탄성파는 시추공 주변에 설치한 모니터링 장비에서 측정되며, 모니터링 장비에 의해 측정된 미소 탄성파 발생 지점의 클러스터는 지열저장소의 공간적 분포 및 규모를 추정할 수 있는 자료가 된다. 현재 EGS를 이용한 지열발전 프로젝트는 프랑스 슐츠, 스위스 바젤, 호주 하바네로에서 대표적으로 진행 중이다. 슐츠는 현재 1.5MWe의 파일럿 플랜트를 가동 중이며, 하바네로는 파일럿 플랜트 건설 단계를 진행중이다. 스위스 바젤은 지열저장소를 형성시킬 목적으로 수행된 주입시험에서 발생된 문제에 대한 기술의 신뢰성을 확보할 목적으로 잠시 중단된 상태다. 제주도는 신생대에 분출하여 형성된 대표적인 한국의 화산지형으로 지열부존 가능성이 높을 것으로 예상되는 지역이다. 따라서 폐사는 지열에너지 부존 특성을 파악하기 위한 심부 물리 탐사 및 탐사정 시추가 실시될 예정이며 궁극적으로 국내 최초의 상용화된 지열발전소 건설을 목표로 하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.533-537
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• 2007

국토가 좁고 천연자원이 부족한 우라나라에서 전기생산의 대부분을 원자력 발전에 의존하고, 화력발전을 많이 활용하는 것은 당연한 일이다. 그러나, 각종 신기술의 개발과 함께 신에너지원에 대한 가능성이 증대되고 있어 이에 대한 연구와 투자도 소홀히 할 수 없는 상황에 있다. 신에너지원으로 거론되는 여러 가지 대안 가운데 비교적 국내기술로 접근하기 쉬운 부분이 지열을 활용한 분야이다. 일본, 필리핀, 인도네시아와 같은 화산국은 물론이고 우리나라와 같이 활화산이 없는 나라에서도 대심도에서는 지열자원이 고르게 분포해 있을 것으로 추정되어 개발된 지열활용기술은 그 수요처가 상당히 넓다고 할 수 있다. 본 연구에서는 지열활용을 위하여 필수적으로 사용되는 지열정 굴착기법과 건설에 따라 우려되는 환경영향을 정리하였다. 지열활용에 사용되는 지열정의 종류를 파악하고, 그에 따른 굴착기술을 소개하였으며, 저비용 고효율 굴착을 위한 요소기술들을 정리하였다. 그리고, 국외의 자료를 통하여 지열발전 프로젝트에서 우려되는 환경영향을 조사하여 국내의 상황과 비교하여 고찰하였다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.23 no.6
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• pp.506-520
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• 2013

While geothermal energy provides the only base-load power among renewable energy sources, its development has been carried out predominantly in volcanic area. EGS (Enhanced Geothermal System) is a ubiquitous technology that can allow the geothermal power generation virtually in any area. This manuscript introduces the current state-of-the-art of EGS development in the world and presents the hydraulic stimulation technology and associated microseismicity which are key technical component in EGS. Finally this paper suggests the key research areas required in Korea for further development of EGS.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.40 no.10
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• pp.72-90
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• 2011

지역발전 기술의 산업화를 위해 필요한 법적, 제도적 지원방안에 대하여 해외 각국의 성공사례를 통해 살펴보고 국내에 적용하여 발전시켜야 할 지열발전 산업 발전 방향에 대하여 살펴보고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.197.1-197.1
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• 2011

Target generation capacity of geothermal power generation pilot plant project through the Enhanced Geothermal Systems (EGS) with a doublet system down to 5 km depth was estimated. Production and re-injection temperatures of geothermal fluid were assumed $160^{\circ}C$ and $60^{\circ}C$, respectively, based on reservoir temperature of $180^{\circ}C$ calculated from the geothermal gradient of $33^{\circ}C$ in Pohang area. In this temperature range, 0.11 of thermal efficiency of the binary generation cycle is a practical choice. Assuming flow rates of 40 kg/sec, which is possible in current EGS technology, gross power generation capacity is estimated to reach 1.848 MW. Net generation considering auxiliary power including pumping power for geothermal fluid and condensing (cooling) energy of working fluid can be 1.5 MW.