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우리나라 EGS 지열발전의 이론적 및 기술적 잠재량 평가
Estimation of Theoretical and Technical Potentials of Geothermal Power Generation using Enhanced Geothermal System 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.44 no.6, 2011년, pp.513 - 523  

송윤호 (한국지질자원연구원 지열자원연구실) ,  백승균 (공주대학교 지역개발연구소) ,  김형찬 (한국지질자원연구원 지열자원연구실) ,  이태종 (한국지질자원연구원 지열자원연구실)

초록
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이 연구에서는 최근에 발표되고 국제기구에 의해 공인된 protocol에 따라 인공 지열 저류층 생성 기술(EGS)을 통한 우리나라 지열발전의 잠재량을 평가하였다. 잠재량 추정에 필요한 입력 자료인 암석 밀도, 비열 및 열전도도는 1,516개 암반 시료의 측정값을 이용했으며, 열생산율은 180개 자료, 지열류량은 352개 자료, 그리고 지표면 온도는 54개 자료를 사용하였다. 내륙을 34,742개의 $1'{\times}1'$ 크기 격자로 나누어 3-10 km 깊이 범위에 걸쳐 1 km 깊이 구간별로 온도 분포를 계산하고 이로부터 열에너지 부존량을 계산하였다. 지하 3-10 km 범위의 이론적 잠재량은 6,975 GW로 계산되었고 이는 2010년 우리나라 총 발전용량인 76 GW의 약 92배에 달한다. 기술적 잠재량은 3-6.5 km 깊이, 개발행위가 가능한 지역만을 고려하고 또한 암반으로부터의 열 회수율(0.14)과 발전시설의 온도 특성까지 포함해서 산출되었다. 온도하강요소 $10^{\circ}C$를 고려할 때 총 기술적 잠재량은 19.6 GW로 나타나고 있다. 만약 온도하강요소를 경제적 잠재량에 포함시킬 수 있도록 제외한다면 기술적 잠재량은 56 GW로 늘어난다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We estimated geothermal power generation potential in Korea through Enhanced Geothermal System (EGS) technology following the recently proposed protocol which was endorsed by international organizations. Input thermal and physical data for estimation are density, specific heat and thermal conductivi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • (2010)의 열에너지 부존량 산정에서 출발하여 protocol에서 제시한 방법론에 따라 우리나라 지열발전의 이론적 및 기술적 잠재량을 추정하였다. 이 논문에서는 먼저 EGS 지열발전 잠재량 평가 protocol이 제안된 배경을 살펴보고, protocol의 내용을 상세히 소개한다. 이어서 우리나라에서 기존에 발표된 지열관련 자료를 이용해 심도별 온도분포, 열에너지 부존량을 계산하고 이를 이용해 이론적 잠재량과 기술적 잠재량 추정 결과를 서술하였으며, 얻어진 결과의 의의에 대해 토의한다.
  • 이 논문에서는 먼저 EGS 지열발전 잠재량 평가 protocol이 제안된 배경을 살펴보고, protocol의 내용을 상세히 소개한다. 이어서 우리나라에서 기존에 발표된 지열관련 자료를 이용해 심도별 온도분포, 열에너지 부존량을 계산하고 이를 이용해 이론적 잠재량과 기술적 잠재량 추정 결과를 서술하였으며, 얻어진 결과의 의의에 대해 토의한다.

가설 설정

  • 1152가 된다. 물론 실질적으로는 암반의 온도에 비해 순환되는 지열수의 온도가 약간 낮아지지만 이는 유량에도 관계되는 문제이므로 정량적으로 기준을 정하는 것이 매우 어렵기 때문에 지열수의 온도를 암반의 온도와 동일하게 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
EGS 기술의 전망은 어떠한가? EGS 기술은 21세기 지열발전의 상업적 보급을 이끌어갈 확실한 대안이며, MIT 보고서(Tester et al., 2006)에서 2050년에 미국에서의 지열발전이 100 GW까지 가능하다고 전망한 이후로, IPCC 보고서(Fridleifsson et al., 2008), IEA 전망(IEA, 2010) 등에서 2050년까지 전세계 지열발전 전망을 140 GW까지 추정하는데 기본 기술이 되고 있다. 그러나 과연 EGS 기술을 통해 발전이 가능한 지열자원의 부존량이 얼마인지에 대해서는 아직까지 확실한 연구결과가 없이, 막연히 무궁무진한 자원이 지하에 부존하고 있다고 이야기되어왔다.
binary 발전이란? 7 GW의 89% 가량을 차지하고 있다(Bertani, 2010). 지열수의 온도가 이 보다 낮아 직접적으로 터빈을 돌리는 압력을 제공하지 못할 경우에는 주로 유기냉매인 2차 작동유체에 열을 전달하여 작동 유체가 터빈을 돌려서 발전을 하는 binary 발전을 통하게 된다. Binary 발전은 전세계 지열발전 용량의 약 11%를 담당하고 있으며 최근 열역학 기술의 발달로 인해 발전가능 온도가 낮아져, 충분한 냉각수가 공급될 때 74℃의 지열수로 발전을 수행하는 경우도 있다(www.
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참고문헌 (17)

  1. Ahn, E.-Y. and Song, Y. (2010) Preliminary economic analysis of Enhanced Geothermal System for power generation under FITs and RPS in Korea. J. Korean Society for Geosystem Engineering, v.47, p.254-266. 

  2. Beardsmore, G.R., Rybach, L., Blackwell, D. and Baron, C. (2010) A protocol for estimating and mapping the global EGS potential. GRC Transactions, v.34, p.301-312. 

  3. Bertani, R. (2003) What is geothermal potential? IGA News, v.53, p.1-3. 

  4. Bertani, R. (2010) Geothermal power generation in the world: 2005-2010 update report. Proceedings World Geothermal Congress 2010, Bali, Indonesia, 25-30 April 2010. 

  5. Blackwell, D.D., Negraru, P.T. and Richards, M.C. (2007) Assessment of the Enhanced Geothermal System resource base of the United States. Natural Resources Research, v.15, p.283-308, doi:10.1007/s11053-007-9028-7. 

  6. Fridleifsson, I.B., Bertani, R., Huenges, E., Lund, J.W., Ragnarsson, A. and Rybach, L. (2008) The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change. in Hohmeyer, O., and Trittin, T. (Eds.) IPCC Scoping Meeting on Renewable Energy Sources, Proceedings, Luebeck, Germany, 20-25 January, p.59-80. 

  7. IEA (2010) Renewable energy essentials: Geothermal. International Energy Agency, http://www.iea.org. 

  8. Kim, H. C. and Lee, Y. (2007) Heat flow in the Republic of Korea. J. Geophys. Res., v.112, B05413, doi:10.1029/2006JB004266. 

  9. Koo, M.-H., Song, Y. and Lee, J.-H. (2006) Analyzing spatial and temporal variation of ground surface temperature in Korea. Econ. Environ. Geol., v.39, p.255-268. 

  10. Korea Energy Management Corporation (2008) White paper of new and renewable energy 2008. Ministry of Knowledge Economy, 470p. 

  11. Lee, T.J. et al. (2008) Development of exploitation technologies for geothermal resources. KIGAM Basic Research Report, GP2007-002-03-2, Ministry of Knowledge Economy, 185p. 

  12. Lee, Y., Park, S., Kim, J., Kim, H.C. and Koo, M.-H. (2010) Geothermal resource assessment in Korea. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.14, p.2392-2400. 

  13. Rybach, L. (2010) "The future of geothermal energy" and its challeges. Proceedings World Geothermal Congress 2010, Bali, Indonesia, 25-29 April 2010. 

  14. Song, Y. (2008) Discussion on assessment and competitiveness of the geothermal resources. J. Korean Society for Geosystem Engineering, v.45, p.293-304. 

  15. Song, Y. (2010) Generation capacity estimation of pilot plant with Enhanced Geothermal System in Korea. J. Korean Society for Geosystem Engineering, v.47, p.245-253. 

  16. Stefansson, V. (2005) World geothermal assessment. Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005. 

  17. Tester et al. (2006) The future of geothermal energy - Impact of Enhanced Geothermal Systems (EGS) on the United States in the 21st century. Massachusetts Institute of Technology, http://www1.eere.energy.gov/geothermal/future_geothermal.html. 

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