한국지하수토양환경학회 춘계학술발표회 2013년 4월 11일-12일 한화리조트 제주
지열 시스템 사용에 따른 지하수의 수질특성 변화 예비연구
권구상1․박영윤1․이진용1*․김남주1,2
1강원대학교 지질학과, 2(주)지오엔지니어링
*e-mail : [email protected]
요 약 문
지열 냉난방 시스템은 지중열교환기의 종류에 따라 밀폐형과 개방형으로 나눌 수 있다. 지하수를 직 접적으로 사용하는 개방형은 지하수 오염문제가 제기되어 설치 및 운영 사례가 밀폐형에 비해 상대적으로 매 우 적다. 이 연구는 개방형에 사용되는 지하수의 화학 및 동위원소 조성을 이용하여 지하수의 지화학적인 특 성을 이해하고 환경변화에 따른 지하수의 특성 변화를 평가하기 위해 수행하였다. 개방형 지열 냉난방 시스템 에 이용된 지하수의 수온은 8.4∼17.0℃의 범위로 주변 지하수에 비해 수온이 5.6∼6.7℃ 낮았으며 지열 냉난방 시스템의 운영 시간이 길수록 온도 차이가 크게 나타났다. pH 6.7∼7.8, Eh 351∼383 mV, EC 181∼628 μS/cm 의 범위로 지열 냉난방 시스템 이용에 따른 변화는 거의 없는 것으로 추정되며 지질 등 주변 환경의 영향을 더 많이 받는 것으로 판단된다. 개방형 지열 시스템에 이용되는 지하수는 지역에 따라서 Ca-HCO3, Ca-SO4 및 Ca-Cl형을 나타냈다. 개방형 지열 냉난방 시스템에 이용되는 지하수의 화학조성으로부터 탄산염광물과 규산염광 물의 포화지수(saturation index)를 계산하였다. 탄산염 광물인 방해석, 아라고나이트, 백운석의 포화지수는 각각 -1.9∼-1.3, -1.7∼1.2, -4.3∼-2.9의 범위를 보였으며, 규산염광물인 석영과 옥수의 포화지수는 각각 0.2∼0.6, -0.3
∼0.13로 나타났다. 대부분의 지하수는 탄산염광물에 대해서는 불포화되어 있으며, 규산염광물에 대해서는 포화상 태를 타나내고 있다. 지열 냉난방 시스템 이용 전의 지하수와 비교해 보면 규산염광물의 포화지수가 약 0.1 높았 다. 이는 개방형 지열 냉난방 시스템의 사용이 지하수의 지화학적인 특성에 영향을 줄 수 있다는 것을 나타낸다.
이러한 연구결과는 개방형 지열 냉난방 시스템의 효율성을 평가하는 기초자료로 활용될 수 있다. 본 연구는 2012 년도 지식경제부의 재원으로 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다(No.
20123040110010).
key words : 개방형 지열냉난방시스템, 지하수, 포화지수, 탄산염광물, 규산염광물
