해외신기술
지하열 저장 기술 적용 지하수 개량 기간 단축
네덜란드 와게닝겐대학 연구진, ATES 시스템으로 생물학적 토양 개량 가속화
미생물 오염 토양입자 부착되어 오염물질 개량…비용·기간 10분의 1로 절감
지하열저장(ATES, Aquifer Thermal Energy Storage)은 단순한 재생가능 에너지원 이상의 의미를 갖는 것으로 나타났다. 네덜란드 와게닝겐대학(Wageningen University)의 Zhuobiao Ni는 박사 연구논문에서 열이나 냉기를 저장하고 추출하는 일이 오염된 지하수를 개량하는 시간을 10배 이상 단축할 수 있다고 주장했다.
지하열저장 기술은 여름철 건물에서 발생하는 열을 수집한 후 이를 지하수에 저장했다가 겨울이 되면 저장된 에너지를 꺼내 가정이나 건물의 난방에 활용하는 기술로 온실가스 배출의 주범인 화석연료를 이용하지 않고도 여름과 겨울의 가정 및 사무실에서 최적화된 환경을 조성한다. 그러나 ATES 시스템은 토양오염을 확대시킬 수 있는 문제가 있어 현재 깨끗한 지하수에서만 이용된다.
네덜란드는 현재 또는 미래에 토양 오염 위험을 수반하고 있는 지역이 약 1만1천 개에 이르는 것으로 나타났다. 이러한 오염은 과거 드라이클리닝 사업과 관련해 염소처리한 용제를 사용함으로써 발생했다. 오염 지역은 주로 도시에 해당되나 ATES 시스템을 적용하기 적합한 곳이 도시라는 점에서 문제가 된다. 오염된 지하수를 처리 설비로 보내는 것은 가능하나 개량공정은 20∼30년 정도의 장기간이 소요되며, 현장에서 이루어지는 생물학적 토양 개량 방법은 오염물질 분해에 많은 시간을 소요하고 비용이 매우 높다는 점도 문제이다.
Ni의 지도교수인 Tim Grotenhuis는 “이러한 과정은 박테리아를 적용하여 개량 속도를 약 10배 정도 빠르게 증가시키는 일종의 자기강화 공정(Self-reinforcing Process)”이라고 설명했다. 만약 이러한 방법이 실험실에서처럼 구현된다면 ATES와 바이오개량의 결합은 약 30년이 소요되는 작업을 단 약 3년으로 단축할 수 있다.
또한 Grotenhuis 교수는 이러한 접근방법이 매우 경제적이라고 말했다. 연구진은 네덜란드 위트레흐트(Utrecht)주를 예로 들면서 일반적인 현장 토양 개량 기술의 적용 시에는 1억 유로가 필요하지만 바이오 세탁장치를 이용한다면 1천100만 유로면 가능하다고 계산했다.
Grotenhuis 교수는 “열저장과 생물학적 지하수 개량을 결합하는 일은 지속가능성 측면에서 볼 때 이상적이다. 지열에너지는 에너지믹스(Energy Mix) 전환에 있어 중요하며, 지열에너지는 태양발전이나 풍력발전과 비교했을 때 크게 눈에 띄지 않지만 그 이유로 종종 지속가능한 에너지원으로의 역할이 간과되어 왔다”고 말했다.
열저장 시스템은 서로 연결이 가능하기 때문에 스마트그리드(Smart Grid)를 구축할 수 있다. 예를 들어 과잉의 열을 가진 회사는 가정 난방을 위해 열을 제공할 수 있고, 가정은 이들 회사를 냉방하는 데 도움을 줄 수 있다는 것이다.
와게닝겐 대학의 환경기술자들은 지하수 평균 온도가 더 높아지는 것이 화학 및 생물학적 관점에서 볼 때는 문제가 아니라고 보여주었다. 평균 10℃ 정도가 일반적인 기준이지만 연구진은 새로운 시스템을 통해 평균 온도가 25∼30℃에 도달할 것으로 예상했다. 이번 연구결과에 대해 Ni와 동료들은 『Environmental Science & Technology』 저널에 논문을 발표하였다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015년 12월 14일 / 원문출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2015/12/151208094053.htm]
[『워터저널』 2016년 2월호에 게재]