지열공사의 공사기간 산정 방법

지열공사는 지구 내부의 열에너지를 활용하여 온실가스를 줄이고 친환경적인 에너지를 생산하는 중요한 방법 중 하나입니다. 그러나 이러한 공사는 복잡한 과정과 다양한 변수들을 고려해야 합니다. 특히 공사기간을 적절히 산정하는 것은 프로젝트의 성패를 좌우하는 중요한 요소입니다. 이에 본 글에서는 지열공사의 공사기간 산정 방법과 예시를 살펴보겠습니다.

 

 

 

목차

 

지열발전소 사진

 

지열발전소의 원리

지열 발전소에서는 증기나 뜨거운 물을 표면으로 펌핑하기 위해 지구 속 1~2마일 깊이에 우물을 뚫습니다. 이러한 발전소 중 하나는 온천, 간헐천 또는 화산 활동이 많은 지역에서 발견될 가능성이 가장 높습니다. 왜냐하면 이러한 곳은 지구 표면 바로 아래가 특히 뜨겁기 때문입니다.

 

지열발전소의 원리

 

1. 뜨거운 물은 고압의 우물을 통해 지하 깊은 곳에서 펌핑됩니다.
2. 물이 표면에 도달하면 압력이 떨어지면서 물이 증기로 변합니다.
3. 증기는 전기를 생산하는 발전기에 연결된 터빈을 회전시킵니다.
4. 증기는 냉각탑에서 냉각되어 다시 물로 응축됩니다.
5. 냉각된 물은 다시 지구로 펌핑되어 프로세스를 다시 시작합니다.

 

지열 히트펌프 원리

모든 지열 에너지가 발전소에서 나오는 것은 아닙니다. 지열 히트펌프는 주택 난방 및 냉방부터 수영장 난방까지 모든 종류의 작업을 수행할 수 있습니다. 이러한 시스템은 온도가 50~60°F로 일정한 지구 표면 바로 아래 파이프를 통해 물이나 냉매(특수 유형의 유체)를 펌핑하여 열을 전달합니다.

겨울에는 물이나 냉매가 땅에서 온기를 흡수하고, 펌프는 이 열을 건물 위층으로 전달합니다. 여름에는 일부 열 펌프가 역방향으로 작동하여 건물 냉각에 도움이 될 수 있습니다.

 

지열 히트펌프 원리

1. 물이나 냉매는 파이프 루프를 통해 이동합니다.
2. 날씨가 추우면 물이나 냉매가 지하에 묻혀 있는 루프 부분을 통과하면서 가열됩니다.
3. 일단 지상으로 돌아오면 데워진 물이나 냉매가 건물 안으로 열을 전달합니다.
4. 물이나 냉매는 열이 전달된 후 냉각됩니다. 다시 한 번 가열되는 지하로 펌핑되어 공정을 다시 시작합니다.
5. 더운 날에는 시스템이 역방향으로 작동할 수 있습니다. 물이나 냉매는 건물을 식힌 다음 지하로 펌핑되어 파이프 주변의 땅으로 추가 열이 전달됩니다.

지열 히트펌프의 냉난방 원리 동영상 바로가기

 

 

지열공사 공사기간 산정 방법(일반론)

1. 사전 조사 및 평가

지열공사의 공사기간을 산정하기 위해서는 사전 조사와 평가가 필요합니다. 이는 지역의 지질학적 특성, 지열 자원의 유무 및 품질, 현지 환경 등을 종합적으로 고려하는 것을 의미합니다. 사전 조사를 통해 예상치 못한 문제나 어려움을 미리 파악하여 대비할 수 있습니다.

2. 공사범위 및 규모의 결정

공사기간은 공사의 범위와 규모에 크게 영향을 받습니다. 공사의 규모가 클수록 더 많은 시간과 노력이 필요하며, 지형이나 지질학적 조건에 따라 공사 속도가 달라질 수 있습니다. 

3. 기술적 요소 고려

지열공사는 고도의 기술력과 전문지식을 요구합니다. 따라서 공사기간을 산정할 때는 해당 기술의 적용 가능성과 효율성을 고려해야 합니다. 또한 잠재적인 기술적 문제나 위험을 사전에 파악하여 대비할 필요가 있습니다.  

4. 자원 확보 및 인프라 구축

지열공사는 자원 확보와 인프라 구축 단계를 거쳐야 합니다. 이러한 단계는 공사기간에 상당한 영향을 미칩니다. 자원 확보에는 지열 자원의 적정성 평가와 수용 가능한 지역의 선정 등이 포함되며, 인프라 구축에는 항공 및 도로 등의 접근성 확보가 필요합니다.

5. 인력 및 장비 준비

공사기간을 산정할 때는 팀원과 장비의 준비 상태도 고려되어야 합니다. 적절한 팀원의 인력과 기술 수준, 그리고 필요한 장비의 보유 여부는 공사 진행에 큰 영향을 미칩니다.

 

Velika Ciglena geothermal plant during construction (source: Helb.hr)

 

지열공사 공기산정 방법 (산출)

 

1. 지열공사는 지열면적이 굴토면적 대비 비율이 어느정도인가? 에 대한 파악
2. 터파기 착수 전 천공할 것인가? 굴토공사 완료 후 천공할 것인가? 에 대한 의사결정

이 두가지가 공기산출 전 우선되어야 할 것 입니다.

시공 방법에 따른 공법 종류

 

공사규모에 따른 공기 보정

굴토면적 20% 이상 구간 지열공사가 적용되며 선후행 공정과 지열공사가 중첩 진행되는 경우, 아래 기준에 따라 공사기간에 반영 할 수 있습니다.

구분	지열면적/굴토면적
	20%	40%	60%	80%	100%
공기보정률	20%	40%	60%	80%	100%

 

소요공기 산출 식

• 소요일수 = [지열 총 본수 * 1본당 작업일수(일/본) + 배관일수] * 공기보정률
• 1본당 작업일수(일/본) = [{1공당 천공깊이(m) ÷ 기준작업량(m/일}]

 

[추가 참조내용] 지열공사 기준 작업량 정리

 

No	제 목	내 용	비 고
1	투입장비	천공기(크롤라 드릴) 1 대, Comprossor 1 대, Pipe 권선기 0.5 대, Grouting Machine 1 대
2	천공깊이	일반적으로 GL-200m 정도 천공한다고 보면 됨 굴토 전 천공한다면, GL~터파기레벨 + 200m 정도 천공
3	천공 기준작업량	0.7공/일·조 (140m/일·조) 어느현장은 2일에 한공꼴로 했다고 하고, 어느 전원주택의 경우 하루에 3공 정도(15시간 정도 작업)도 천공했다고 한다.
4	장비1조당 작업기준 면적	800~1,000 m2/조
5	배관 공기	버림타설 전 배관작업 함 : 1,500m2당 10일 정도 보면 될 것 같다. (10일 이내로 볼 수 있을 듯)
6	(지열면적에 따른) 공기보정률	※ 지열공사 면적에 따른 공기보정 산식 : 지열면적/굴토면적 지열면적은 보통 1공당 [5*5=25m2] or [6*6=36m2] 로 계산할 수 있음 (지열 도면 보면 1공당 거리가 나옴(5m or 6m 정도)) 공당 거리가 6m 일 때, 굴토면적이 1,500m2 이고, 지열공수가 20공이면 36*50=720m2 공기보정률 = 720/1500=48%
7	소요공기	●1본당 작업일수(일/본) = {1공당 천공깊이(m) ÷ 기준작업량(m/일)} = 대략 0.7 정도 ● 천공소요일수 = (지열총본수*1본당 작업일수)*공기보정률 ● 배관소요일수 10일은 터파기 후 버림타설 전에 넣으면 됨
8	공기보정률의 적용	예시) 지열공사 20공, 공당거리 6m, 하루 0.7공 작업기준, 공기보정률 48% 순수 지열공사 소요공기 = 20÷0.7= 29일 소요 29일의 48%인 14일은 CP가 되고, 나머지 15일 중 앞에 10일 정도는 선행공사인 흙막이 공사와 겹쳐서 진행, 뒤에 5일정도는 터파기 등 후행 작업과 겹쳐서 동시 진행 가능한 것으로 파악하면 적정 공기로 볼 수 있음

지열공사 기준 작업량

맺음말

 

지열공사의 공사기간을 적절히 산정하는 것은 프로젝트의 성패를 좌우하는 중요한 과제입니다. 이를 위해서는 사전 조사와 평가를 통한 지역의 특성 파악부터, 공사 범위와 규모의 결정, 기술적 요소의 고려, 자원 확보 및 인프라 구축, 그리고 팀원과 장비의 준비까지 다양한 요소들을 고려해야 합니다. 이러한 과정을 철저히 거침으로써 안정적이고 효율적인 지열공사를 수행할 수 있으며, 이는 지속 가능한 에너지 생산과 환경 보호에 기여할 것입니다.