정회복 충북도 반도체산업팀장
인류가 살고 있는 푸른 행성인 지구의 나이는 약 46억년으로 알려져 있으며, 현재 지구의 대기는 약 78%의 질소분자와 21%의 산소분자 등으로 이뤄져 있다. 지구 내부의 구조는 지표로부터 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 분류할 수 있다.
지각은 비교적 가벼운 암석으로 이뤄져 있고 맨틀은 무거운 암석, 지구 중심의 핵은 무거운 철과 같은 금속으로 구성돼 있을 것으로 추측된다. 지구 내부는 방사성물질이 내는 열에너지와 자체의 압력에 의해서 깊어질수록 온도가 높아진다. 이러한 지구 내부의 열을 이용하는 지열발전에 대해 다음과 같이 소개하고자 한다.
지열발전은 지하의 고온층에서 증기나 열수의 형태로 열을 받아들여 발전하는 방식을 말한다. 지열은 지표면의 얕은 곳에서부터 수㎞ 깊이의 고온의 물(온천)이나 암석(마그마) 등이 가지고 있는 에너지다.
일반적으로 자연 상태에서 지열의 온도는 지하 100m 깊어질수록 평균 4도가 높아진다고 한다. 지하로부터 고온의 증기나 열수를 얻으면 이것을 증기터빈에 유도하고 고속으로 터빈을 회전시켜서 이와 직결된 발전기에 의해 전력을 생산한다.
지열발전의 원리는 연료를 필요로 하지 않으므로 연료 연소에 따르는 환경오염이 없는 청정에너지이다. 지열발전의 비용은 대부분을 지열발전소의 건설비와 지열정의 굴착비가 차지하며, 지열자원의 질과 발전형식에 따라서도 달라진다. 하지만 화력이나 원자력에 비해 발전소의 규모는 작지만 경제성을 지니고 있는 점이 강점이며, 지열은 지구 자체가 가지고 있는 에너지이므로 굴착하는 깊이에 따라 잠재력은 거의 무한이라고 볼 수 있다.
최초의 지열 발전국가는 1904년 이탈리아 라데렐로 지역에서 전구 4개에 불을 켤 수 있는 수준의 지열발전을 시작으로 현재 지열을 이용해 발전하고 있는 곳은 전 세계에 널리 퍼져 있다. 주요 지열국가로는 환태평양 화산대 지역(아시아, 북미 등) 26개국에서 활발하게 운영 중이며, 그중 지열강국으로는 미국, 필리핀, 인도네시아, 멕시코, 뉴질랜드 등을 들 수 있다.
우리나라의 경우 아직까지 온천과 건물 냉난방으로 이용하는 것 외에 지열에너지를 본격적으로 이용하려는 시도는 없는 것으로 알고 있다. 그러나 백두산과 한라산 지역은 분화 기록이 존재하는 휴화산으로 상당한 지열에너지가 존재할 가능성이 있다고 하니, 향후 개발 가치는 충분히 존재한다고 본다.
2018년 5월 현대건설은 ‘적도의 목걸이’라 불리는 인도네시아 수마트라 섬 북부 사룰라 지역에 110㎿급 지열발전 3기를 건설하는 프로젝트를 성공시켰다. 이는 21만 가구에 동시 전력을 공급할 수 있는 전력량으로 단일 지열발전소로는 세계 최대 규모로 우리나라가 지열발전 기술을 선도하고 있다는 점을 전 세계에 널리 알리는 계기가 됐다.
유럽에서도 멀리 떨어져 북극에 가까운 나라, 이름부터 ‘얼음의 땅’인 아이슬란드는 뜨거운 땅을 활용해 전력을 생산하는 지열발전으로 세계에서 가장 유명한 곳이다. 이 나라는 우리나라의 제주도나 울릉도처럼 화산활동으로 만들어진 섬으로 지금도 활발히 활동하는 활화산이 많다. 이러한 이점을 살려 난방의 90%이상을 지열에너지를 이용하고 있다.
이처럼 지열 에너지는 친환경적이며 날씨의 영향을 받지 않는 등 많은 장점을 갖고 있다. 이에 우리는 온실가스가 전혀 발생하지 않는 이 에너지를 활용하기 위해 지속적인 연구개발ㆍ실증을 통해 미래의 재생에너지원으로 더욱 확대해 나가야 할 것이다.