지열발전 기술

지열발전이란

지열발전은 지구 내부의 열을 증기나 작동유체로 옮겨 터빈을 돌리고 전기를 얻는 발전이다.

쉽게 말하면 땅속에서 나오는 뜨거운 물이나 증기로 발전기를 돌리는 것이다.

열의 출처는 지구 내부의 방사성 붕괴, 화산 활동, 지표로 흡수된 태양열이다.

세 가지 방식 구분

지열발전은 지열 자원의 상태에 따라 건증기, 습증기, 바이너리 세 방식으로 나뉜다.

건증기는 과열 증기를 터빈에 직접 보내 구조가 가장 단순하지만 자원이 드물다.

습증기는 고온 열수를 감압해 얻은 증기를, 바이너리는 2차 작동유체의 증기를 쓴다.

습증기(플래시) 발전

습증기 발전은 고압 열수를 저압 탱크로 끌어올려 순간 증발시키는 방식이다.

압력이 떨어지면서 물의 일부가 증기로 바뀌고, 기수분리기에서 증기와 열수가 나뉜다.

분리된 증기가 터빈을 돌려 발전기를 구동한다.

남은 열수와 응축수는 다시 저류층에 주입할 수 있어 지속성이 높다.

바이너리 사이클

바이너리 사이클은 지열수의 열을 2차 작동유체에 전달해 증발시키는 방식이다.

2차 유체는 물보다 끓는점이 낮아 중·저온 열수에서도 증발이 일어난다.

지열수는 증기를 만들지 않고 열만 넘긴 뒤 다시 주입한다.

열수가 터빈을 통과하지 않으므로 부식과 이물질 문제를 피하는 것이 장점이다.

헷갈리는 점

첫째, 자원 온도만으로 구분하면 틀린다. 핵심은 생산 유체의 상태와 터빈 통과 여부다.

둘째, 바이너리 열효율을 건조증기와 같게 쓰면 틀린다. 열효율은 상대적으로 낮다.

셋째, EGS를 자연 자원의 대체로만 쓰면 틀린다. 인공으로 저류층을 만드는 기술이다.

EGS는 고압 주입으로 균열을 넓히며, 미소 지진과 운영 안정성이 쟁점이다.

정리

정리하자. 지열발전은 지열 자원의 상태에 따라 세 방식으로 나뉜다.

건증기는 증기를 직접, 습증기는 감압으로 얻은 증기를, 바이너리는 작동유체를 쓴다.

바이너리는 저온 열원에 쓰지만 열효율은 상대적으로 낮다.

시험에서는 세 방식의 구성과 차이, 원리와 특징을 자주 묻는다.