KR101383441B1 - 이지에스 지열발전소의 압축공기저장고 건설시스템 및 방법 - Google Patents

이지에스 지열발전소의 압축공기저장고 건설시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)를 조성해서 생산되는 지열수를 열원으로 이용하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 열원으로 이용된 후의 지열수를 저장하는 저수탱크를 긴 직육면체 형태로 건설하고, 직선형 파이프(Pipe) 연결체로 독립된 압축공기저장탱크를 제작하며, 상기와 같이 제작된 압축공기저장탱크들을 상기 저수탱크의 지열수 속에 잠겨 있도록 설치하여 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 건설하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 저수탱크의 규모를 축소시켜 건설하여 환경훼손을 최소화하면서도 열 제거 효율을 필요한 수준으로 달성할 수 있게 만들고 또한 압축공기저장고의 제작 및 건설비를 줄이고 효율을 높이게 만드는 효과를 제공하며, 그에 따라 상기 효과들을 통해서, 우리 국토에서 그만큼 더 많은 이지에스 지열발전소들과 풍력 등 간헐성 재생에너지들을 활용하면서 재생에너지발전들을 펼칠 수 있게 만들어, 순수국산에너지만으로 생산해내는 전력의 량을 증대시켜, 우리나라의 에너지자급률을 높이고, 에너지 수입과 온실가스 배출을 줄이게 만드는 효과를 제공한다.
[색인어]
간헐성 재생에너지, 압축공기, 압축공기저장고, 압축공기저장탱크, 이지에스, 이지에스 지열발전소, 저수탱크, 지열발전, 재생에너지발전

Description

이지에스 지열발전소의 압축공기저장고 건설시스템 및 방법 {System and method for constructing compressed air storage of EGS power plant}
본 발명은, 이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)를 조성해서 생산되는 지열수(Geothermal Fluid)를 열원(Heat Source)으로 이용하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 열원으로 이용된 후의 지열수를 저장하는 저수탱크를 긴 직육면체 형태의 구조로 건설하고, 직선형 파이프(Pipe) 연결체로 구성하여 독립된 압축공기저장탱크를 제작하며, 필요한 수의 상기와 같이 제작된 압축공기저장탱크들을 상기 저수탱크에 저장된 지열수 속에 고르게 분산되어 잠겨 있도록 설치하여 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 건설함으로써, 상기 저수탱크의 규모를 축소시켜 건설하여 환경훼손을 최소화하면서도 압축공기의 열 제거 효율을 필요한 수준으로 달성하게 만들고 또한 압축공기저장고의 제작 및 건설비를 줄이고 시스템의 효율을 높이게 만들며, 그에 따라 상기 효과들을 통해서, 우리 국토에서 그만큼 더 많은 이지에스 지열발전소들과 풍력 등 간헐성 재생에너지들을 활용하면서 재생에너지발전들을 펼칠 수 있게 만들어, 순수국산에너지만으로 생산해내는 전력의 량을 증대시켜, 우리나라의 에너지자급률을 높이고, 에너지 수입과 온실가스 배출을 줄이게 만드는 압축공기저장고 건설시스템 및 방법에 관한 것이다.
우리나라는 국가적 차원에서 장기간에 걸쳐 에너지 개발에 많은 노력을 기울여왔는데도 에너지자급률은 아직도 3%대에 머물고 있어, 소요에너지의 97%를 수입에 의존해야 하는 매우 취약한 구조인데, 에너지 가격은 오르고 있고, 설상가상으로 '기후변화에 관한 UN협약'에 따라 세계 10위권의 온실가스 배출국인 관계로 온실가스 감축요구가 높아지고 있어, 에너지상황은 점점 더 어려운 방향으로 옥죄이고 있는 실정인데, 이에 더하여 지난 3월 일본 대지진으로 인해 발생된 후쿠시마 원자력발전소 사고는 우리나라의 에너지상황을 한층 더 어렵게 만들고 있다.
국제사회의 흐름을 볼 때, 전력수요의 절반 정도를 원자력발전으로 공급하기로 한 우리나라의 장기 전력수급기본계획에 대하여 수정 요구가 높아질 것으로 예상된다. 그에 따라 원자력발전에 대한 의존도를 낮출 수 있는 대체에너지원의 발굴 또한 시급한 과제로 떠오르고 있다.
상기한 3%대의 에너지자급률 중 전력생산 부문만 보면, 태양광, 풍력 등 신·재생에너지들을 이용한 전력생산은 대규모 수력발전을 포함하더라도 총 전력생산량의 1%대에 그리고 대규모 수력발전을 제외할 경우 0.5%대에 머물고 있다. 상기 결과가 초래된 것은 재생에너지들을 이용하는 전력생산을 비용효과적으로 이루어내고 촉진시켜나갈 수 있는 수단과 방법들이 도출되지 못하였기 때문이다.
이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)를 조성해서 생산되는 지열수를 열원으로 이용하는 지열발전 부문만 보더라도, 대한민국의 영토 안에도 어느 지점에나 심부지열에너지가 부존돼 있고 그 규모도 거의 무한에 가까운데도, 종래의 지열발전방법으로는 개발할 가치가 없는 것으로 인식되어 전혀 개발되지 못한 채 방치돼 왔다. 최근에 이르러서야, 특허문헌 1 내지 18의 발명들에서 우리 국토의 특성들을 활용하면서 실익 있는 지열에너지 생산 및 지열발전을 이룰 수 있게 만드는 수단과 방법들이 개시된 바 있다.
이에, 장기간에 걸친 국가적 차원의 노력에도 불구하고 소기의 수준으로 높여지지 못하고 있는 재생에너지발전에 물꼬를 틀고, 상기와 같이 심각한 어려움에 처해 있는 우리나라의 에너지상황을 해결해나가기 위해서는, 우리 국토에 부존된 거의 무한에 가까운 규모인 심부지열에너지를 비롯하여 풍력 등 각종 재생에너지들을 활용하면서 재생에너지발전들을 비용효과적으로 이루어내고 촉진시켜나갈 수 있는 수단과 방법들의 창출이 요구되고 있다.
KR 특허출원번호: 10-2008-0044966, "심해수를 이용한 바이너리 지열발전방법(Method of binary geothermal power generation using deep seawater)", 출원일자: 2008.05.15. KR 특허출원번호: 10-2008-0105167, "하천구역을 활용한 바이너리 지열발전시스템 및 방법(System and method of binary geothermal power generation utilizing river zone)", 출원일자: 2008.10.27. KR 특허출원번호: 10-2008-0131009, "경부하전력을 이용한 지열에너지 생산시스템 및 방법(System and method of producing geothermal energy utilizing off-peak power)", 출원일자: 2008.12.22. KR 특허출원번호: 10-2009-0003582, "경부하전력을 이용한 이지에스 조성시스템 및 방법(System and method of creating EGS utilizing off-peak power)", 출원일자: 2009.01.16. KR 특허출원번호: 10-2009-0078070, "타워크레인 마스트를 이용한 시추탑 축조시스템 및 방법(System and method of constructing drilling derrick utilizing tower crane mast)", 출원일자: 2009.08.24. KR 특허출원번호: 10-2010-0046729, "구간별 주입정을 축조하는 이지에스 조성시스템 및 방법(System and method of creating EGS having zonal injection wells)", 출원일자: 2010.05.19. KR 특허출원번호: 10-2010-0046735, "이지에스 그룹 조성시스템 및 방법(System and method of creating EGS Group)", 출원일자: 2010.05.19. KR 특허출원번호: 10-2010-0065274, "압축공기를 이용하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법(System and method of operating EGS power plant utilizing compressed air)", 출원일자: 2010.07.07. KR 특허출원번호: 10-2010-0081875, "단층대를 이용한 이지에스 그룹 조성시스템 및 방법(System and method of creating EGS Group utilizing fault zone)", 출원일자: 2010.08.24. KR 특허출원번호: 10-2010-0081897, "이지에스 웰 클러스터 시추시스템 및 방법(System and method for drilling EGS well cluster)", 출원일자: 2010.08.24. KR 특허출원번호: 10-2010-0111951, "공유수면 바닷가를 활용한 이지에스·심해수 지열발전소 건설시스템 및 방법(System and method of constructing EGS·DSW power plant utilizing seashore)", 출원일자: 2010.11.11. KR 특허출원번호: 10-2010-0132234, "이지에스·심해수 지열발전 웰 시추·파쇄시스템 및 방법(System and method for drilling and fracturing EGS·DSW power generation wells)", 출원일자: 2010.12.22. KR 특허출원번호: 10-2011-0012722, "이지에스·심해수 지열발전소의 심해수 사이펀 웰 건설시스템 및 방법(System and method for constructing DSW siphon wells of EGS·DSW power plant)", 출원일자: 2011.02.14. KR 특허출원번호: 10-2011-0025220, "이지에스·심해수 지열발전소의 심해수 에어리프트시스템 및 방법(System and method for DSW air lift of EGS·DSW power plant)", 출원일자: 2011.03.22. KR 특허출원번호: 10-2011-0043822, "해안도로변 해변을 활용한 이지에스·심해수 지열발전소 건설시스템 및 방법(System and method of constructing EGS·DSW power plant utilizing seaside adjacent to a coast road)", 출원일자: 2011.05.11. KR 특허출원번호: 10-2011-0067156, "이지에스 지열발전소와 간헐성 재생에너지를 결합한 전력공급시스템 및 방법(System and method of power supply combining EGS power plant and intermittent renewable energy)", 출원일자: 2011.07.07. KR 특허출원번호: 10-2011-0102914, "군도지역 재생에너지 전력공급시스템 및 방법(System and method of power supply to a group of islands utilizing renewable energy)", 출원일자: 2011.10.10. KR 특허출원번호: 10-2011-0117378, "건공을 이지에스로 전환하는 유·가스 탐사정 투자리스크 경감시스템 및 방법(System and method of lowering investment risk in oil and gas exploratory well by converting dry hole to EGS)", 출원일자: 2011.11.11.
국가적 차원에서 장기간에 걸쳐 에너지 개발에 많은 노력을 기울여왔는데도, 아직도 3%대에 머물고 있는 우리나라의 에너지자급률과 소기의 수준으로 높여지지 못하고 있는 재생에너지발전에 물꼬를 틀기 위하여, 특허문헌 16 및 17의 발명들은, 우선적으로 매우 높은 발전단가가 들고 있는 경유발전 등으로 독립전력계통들을 구성하고 있는 동해(東海), 서해(西海) 및 남해(南海)의 도서지역들에 특허문헌 16 및 17의 전력공급시스템들을 구축해나갈 것을 제시한 바 있다.
상기와 같이 구축해나감으로써, 간헐성과 환경훼손 등으로 인하여 규모있는 재생에너지발전을 이루지 못한 채, 매우 높은 발전단가가 들고 있는 경유발전 등으로 독립전력계통들을 구성하고 있는 상기 도서들에서, 산림 등 환경의 훼손을 최소화하면서, 독립전력계통의 전력수요 전부를 항시 안정적으로 공급할 수 있는 전력공급시스템들을 재생에너지발전(Renewable Energy Power Generation)만으로 구축할 수 있게 되어, 상기 경유발전 등을 재생에너지발전으로 대체할 수 있게 될 것이며, 상기와 같이 실현시켜나가면, 장기간에 걸친 국가적 차원의 노력에도 불구하고 소기의 수준으로 높여지지 못하고 있는 재생에너지발전에 물꼬가 트일 것이고, 그에 따라 상기 도서들 외의 우리 국토에서도 특허문헌 16의 전력공급시스템들을 구축해나갈 수 있게 되어, 에너지가격 상승과 공급불안 및 기후변화에 대한 대응책 마련에 고심하고 있는 우리나라의 심각한 어려움 중 상당부분을 해결할 수 있게 될 뿐만 아니라, 장기적으로는 원자력발전에 대한 의존도도 현저히 낮출 수 있게 되고, 일자리들도 창출하면서 상당한 국부를 창출하게 될 것이라는 미래상을 제시한 바 있다.
상기 특허문헌 16 및 17의 발명들의 핵심적인 수단은, "압축공기를 이용하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법"(특허문헌 8)을 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 결합시켜 해당 전력계통 지역의 최적지들에 건설하고, 풍력 등 양질의 간헐성 재생에너지(Intermittent Renewable Energy)들만을 제한적으로 상기 운용시스템 및 방법(특허문헌 8)과 결합시켜 전력공급시스템들을 구축하는 것이다.
상기와 같이 특허문헌 16 및 17의 전력공급시스템들에 결합시킨 "압축공기를 이용하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법"(특허문헌 8)에 있어서, 압축공기를 저장해놓는 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 어떻게 구성하여 제작 및 건설하고 운용하는 가에 따라 제작 및 건설비를 비롯하여 압축공기저장시스템의 효율이 크게 달라질 수 있다.
상기 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)의 압축공기저장고의 가장 바람직한 형태는, 특허문헌 8의 설명과 같이, 압축공기저장탱크들을 필요한 재질과 크기의 파이프(Pipe)들로 구성하고, 상기 파이프(Pipe)들이 상기 이지에스 지열발전소의 저수탱크에 저장돼 있는 지열수 속에 잠겨 있도록 설치되는 것이다.
상기와 같이 설치함으로써, 상기 파이프(Pipe)들 안에 저장돼 있는 압축공기의 열이 제거되어 보다 많은 압축공기를 저장할 수 있게 되고, 또한 제거된 압축공기의 열이 상기 지열수 속에 분산되어 저장되고, 궁극적으로 상기 지열수와 함께 이지에스(EGS)에 주입되어 생산정을 통해 생산됨으로써, 에너지손실은 최소화되고, 그에 따라 압축공기저장시스템의 에너지효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 저수탱크는 이지에스 지열발전소의 생산정(Production Well)에서 생산된 지열수(Geothermal Fluid)를 지열발전의 열원(Heat Source)으로 이용한 후 이지에스(EGS)에 주입할 수 있을 때까지 저장해놓기 위해 설치되는 설비이다.
그런데, 상기 파이프(Pipe)들 안에 저장된 압축공기의 열을 효과적으로 제거하기 위해서는, 상기 저수탱크(Geothermal Fluid Storage Tank)의 규모와 지열수의 량이 충분해야 한다. 하지만 상기 저수탱크의 규모를 크게 건설할수록, 그만큼 더 주변환경을 훼손할 수 있고 건설비도 많이 들게 된다.
또한, 상기 파이프(Pipe)들로 구성된 압축공기저장탱크들을 어떻게 제작하고 설치하는가에 따라 제작 및 설치비는 물론 시스템의 효율도 크게 달라질 수 있다.
이에, 상기 난제들을 해결해서, 상기 파이프(Pipe)들 안에 저장된 압축공기의 열을 제거하는 효율을 필요한 수준으로 달성하면서도 상기 저수탱크의 규모를 가능한 한 축소시켜 건설하여 환경훼손을 최소화할 수 있고 또한 압축공기저장고의 제작, 설치 및 건설비를 줄이고 압축공기저장시스템의 효율을 높일 수 있는 수단과 방법의 창출이 요구되고 있다.
본 발명은 이상의 필요성에 따라 창출된 것으로, 본 발명의 목적은, 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 건설하는 시스템 및 방법에 있어서, 상기 이지에스 지열발전소의 저수탱크의 규모를 가능한 한 축소시켜 건설하여 주변환경의 훼손을 최소화하면서도 압축공기의 열 제거 효율을 필요한 수준으로 달성할 수 있고 또한 압축공기저장고의 제작, 설치 및 건설비를 줄이고 압축공기저장시스템의 효율을 높일 수 있는 압축공기저장고 건설시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명인은, 열원(Heat Source)으로는 이지에스(EGS)를 조성해서 생산되는 지열수(Geothermal Fluid)를 이용하고, 냉원(Heat Sink)으로는 심해수(DSW: Deep Sea Water)를 이용하는 이지에스·심해수 지열발전(EGS·DSW Power Generation)을 세계 최초로 시범실시하기 위하여, 상기 지열발전을 하는 세계 최초의 이지에스·심해수 지열발전소(EGS·DSW Power Plant)를 건설해서 운용하는 시범사업을 시행하고 후속 사업들을 개척해나가고자, 부지확보비 및 건설공사비와 운용비를 최소화하면서 환경친화적으로 건설해서 운용해 나갈 수 있는 시스템과 방법 및 최적의 부지들을 탐색해오던 중, 이지에스(EGS)를 조성해서 생산되는 지열수를 열원으로 이용하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 열원으로 이용된 후의 지열수를 저장하는 저수탱크를 긴 직육면체 형태의 구조로 건설하고, 독립된 압축공기저장탱크를 직선형 파이프(Pipe) 연결체로 구성하여 제작하며, 필요한 수의 상기와 같이 제작된 압축공기저장탱크들을 상기 저수탱크에 저장된 지열수 속에 고르게 분산되어 잠겨 있도록 설치하여 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 건설함으로써, 상기한 목적을 달성할 수 있다는 결론과 함께 본 발명에 이르게 되었다.
여기서, 특허문헌 8에 개시된 "압축공기를 이용하는 이지에스 지열발전소 운용시스템 및 방법"에 대해 간략히 살펴본다. 특허문헌 8에 개시된 운용시스템 및 방법은, 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에서 지열발전으로 생산된 전력 외의 에너지로 가동되는 압축공기저장시스템을 이용하여, 즉 지열발전으로 자체 생산된 전력 이외의 에너지로 공기를 압축해서 압축공기저장탱크에 저장해놓고, 전력생산이 필요한 때, 저장된 압축공기를 회수해서, 이지에스 지열발전소의 각종 펌프 등 부속장치들을 구동시킴으로써, 지열발전으로 생산된 전력 전량을 전력계통에 공급할 수 있게 만들고, 또한, 압축공기저장시스템의 주요장치들인 인터쿨러(Intercooler), 애프터쿨러(Aftercooler), 압축공기가온기(Warmer) 및 압축공기저장탱크를 이지에스 지열발전소의 시설인 저수탱크와 결합시켜 설치 및 운용함으로써, 상기 저장시스템의 에너지효율을 현저히 향상시키는 등 다양한 효과들을 제공한다.
상기 압축공기저장시스템의 에너지효율을 높은 수준으로 달성하는 수단은, 특허문헌 8의 설명과 같이, 압축공기저장탱크들을 필요한 재질과 크기의 파이프(Pipe)들로 구성하고, 상기 파이프(Pipe)들이 해당 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)의 저수탱크에 저장돼 있는 지열수 속에 잠겨 있도록 설치하는 것이다.
상기와 같이 설치함으로써, 상기 파이프(Pipe)들 안에 저장돼 있는 압축공기의 열이 제거되어 보다 많은 압축공기를 저장할 수 있게 되고, 또한 상기와 같이 제거된 압축공기의 열이 상기 지열수 속에 분산되어 저장되고 궁극적으로 상기 지열수와 함께 이지에스(EGS)에 주입되어 생산정을 통해 생산됨으로써, 에너지손실은 최소화되고, 그에 따라 시스템의 에너지효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 압축공기저장고(Compressed Air Storage)에서 상기 파이프들 안에 저장돼 있는 압축공기의 열을 효과적으로 제거하기 위해서는, 상기 저수탱크의 규모와 지열수의 량이 충분해야 한다. 하지만 상기 저수탱크의 규모를 크게 건설할수록, 그만큼 더 주변의 환경을 훼손할 수 있고 건설비도 많이 들게 된다.
또한, 상기 파이프(Pipe)들로 구성된 압축공기저장탱크들의 제작 및 설치시스템에 따라 제작 및 설치비는 물론 압축공기저장고의 효율도 크게 달라질 수 있다.
따라서 상기 저수탱크의 규모를 가능한 한 축소시켜 건설하여, 주변환경의 훼손을 최소화하고, 건설비를 줄이면서도, 압축공기의 열 제거 효율을 필요한 수준으로 달성할 수 있고, 또한 상기 압축공기저장고의 제작, 설치 및 건설비를 줄이고 압축공기저장고의 효율을 높일 수 있는 시스템 및 방법이 필요하다.
본 발명의 압축공기저장고 건설시스템 및 방법은, 상기 난제들을 다음과 같이 해결하였다. 본 발명은, 지열발전의 열원으로 이용된 후의 지열수를 저장하기 위한 저수탱크(Geothermal Fluid Storage Tank)(1)를 해당 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 필요한 용량으로 건설하되, 상기 저수탱크(1)를 평면도(10) 상에서 상기 저수탱크(1)의 세로변의 길이가 가로변(폭)의 길이의 4배보다 더 긴 직육면체 형태의 구조로 건설하도록 하였다.
또한 본 발명의 압축공기저장고 건설시스템 및 방법은, 상기 저수탱크(1) 안에 복수의 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)(3)들을 설치하되, 상기 각개 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)를 직선형 파이프(Pipe) 연결체(복수의 직선형 파이프들을 직선형으로 연결한 연결체)로 구성하고, 1개의 상기 직선형 파이프 연결체(3)를 1개의 독립된 압축공기저장탱크(3)로 제작하며, 상기 직선형 파이프 연결체(압축공기저장탱크)(3)들이 평면도(10) 상에서 상기 저수탱크(1)의 세로변에 평행하게 배치되도록 또 정면도(20) 상에서 수평을 이루도록 설치하고, 또 상기 직선형 파이프 연결체(3)들이 상호 일정간격으로 이격되도록 설치하며, 또 상기 직선형 파이프 연결체(3)들이 상기 저수탱크(1)에 저장된 지열수 속에 잠겨 있도록 설치하여, 상기 이지에스 지열발전소의 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 건설하도록 하였다.
또한 본 발명의 압축공기저장고 건설시스템 및 방법은, 지열발전의 열원으로 이용된 후의 지열수를 상기 저수탱크(1)로 주입하기 위한 복수의 주입구(注入口)들(4)을 상기 저수탱크(1)의 가로변(폭)에 해당되는 일면(一面)에 설치하되, 정면도(20) 상에서 상기 주입구들(4)의 하단(下端)이 상기 저수탱크(1)의 바닥에 배치되도록 설치하고, 또 평면도(10) 상에서 상기 주입구들(4)이 상호 일정간격으로 이격되게 설치하도록 하였다.
또한 본 발명의 압축공기저장고 건설시스템 및 방법은, 이지에스(EGS)들에 주입하기 위한 주입수를 상기 저수탱크(1)로부터 뽑아내기 위한 복수의 배출구(排出口)들(5)을 상기 주입구들(4)이 설치된 면의 반대편 면(가로변)에 접하여 설치하되, 상기 배출구들(5)이 상기 저수탱크(1)의 수면(Fluid Level)(2)을 따라 상하로 이동하면서 정면도(20) 상에서 상기 배출구들(5)의 상단(上端)이 상기 수면(2)에 유지되도록, 즉 수면(2) 높이에 머물며 유지되도록 설치하고, 또 평면도(10) 상에서 상기 배출구들(5)이 상호 일정간격으로 이격되게 설치하도록 하였다.
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본 발명은, 상기한 건설시스템 및 방법에 따라 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 건설함으로써, (1) 이지에스 지열발전소의 저수탱크의 규모를 축소시켜 건설하여 주변환경의 훼손을 최소화하고, 건설비를 줄이면서도, 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기의 열을 제거하는 효율을 필요한 수준으로 달성할 수 있게 만들고, 또한 (2) 파이프 연결체, 압축공기저장탱크 및 압축공기저장고를 제작, 설치 및 건설하는 비용을 현저히 줄일 수 있게 만들며, 또한 (3) 일부 압축공기저장탱크(파이프 연결체)에 손상이 발생되어 운용할 수 없게 되더라도, 나머지 압축공기저장탱크들은 정상적으로 운용할 수 있게 만들고, 또한 (4) 일부 압축공기저장탱크들은 저압으로 그리고 다른 일부 압축공기저장탱크들은 고압으로 운용하는 등 압축공기저장탱크들을 서로 다른 압력으로 운용할 수 있게 됨으로써, 이지에스 지열발전소를 가동시키는데 필요한 각종 펌프(Pump) 등 장치들과 필요한 전력을 생산하는 발전기들을 구동시키는 에어모터(Air Motor), 에어터빈(Air Turbine) 등 압축공기로 구동되는 다양한 설비들에 필요한 압력의 압축공기를 보다 더 용이하게 공급할 수 있게 만드는 효과를 제공한다.
그에 따라 본 발명은, 상기 효과들을 통해서, 우리 국토에서 그만큼 더 많은 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)들을 건설할 수 있게 만들고, 상기 이지에스 지열발전소들과 더불어 풍력 등 간헐성 재생에너지(Intermittent Renewable Energy)들을 활용하면서 특허문헌 16 및 17의 전력공급시스템들을 건설해서 재생에너지발전(Renewable Energy Power Generation)들을 펼칠 수 있게 만들어, 순수국산에너지만으로 생산해내는 전력의 량을 증대시켜, 우리나라의 에너지자급률을 높이고, 그만큼 에너지 수입과 온실가스 배출을 줄일 수 있게 만드는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 예를 개략적으로 보인 설명도 이다.
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본 발명의 압축공기저장고 건설시스템 및 방법을 이용하여, 다음과 같이, 해당 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 건설한다.
(1) 이지에스 지열발전소의 압축공기저장고를 설계한다.
해당 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)의 저수탱크(Geothermal Fluid Storage Tank)의 규모를 가능한 한 축소시켜 건설하여 주변환경의 훼손을 최소화하고, 건설비를 줄이면서도, 압축공기의 열을 제거하는 효율을 필요한 수준으로 달성할 수 있고 또한 압축공기저장고의 제작, 설치 및 건설비를 줄이고 시스템의 효율을 높일 수 있는 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 다음과 같이 설계한다.
상기 이지에스 지열발전소에 결합시킬 이지에스(EGS)들의 수와 용량, 상기 이지에스(EGS)들로부터 생산될 지열수(Geothermal Fluid)의 온도, 유량(Flow Rate) 및 총량, 상기 이지에스 지열발전소에 결합시킬 냉원(Heat Sink)의 형태, 온도 및 유량, 상기 이지에스(EGS)들에 주입될 주입수의 온도, 유량 및 총량, 파이프(Pipe)들로 구성될 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)들에 저장될 압축공기의 압력, 온도, 유량 및 총량, 상기 압축공기저장탱크들에 저장될 압축공기의 열을 제거함에 있어 달성하고자 하는 열 제거 효율, 사용할 수 있는 부지 등 상기 이지에스 지열발전소의 저수탱크의 입지조건 등 제반여건들을 면밀히 조사·분석하고, 하기 (2)항 내지 (6)항에 설명된 시스템 및 방법을 참고하여, 도 1에 보인 예와 유사하게, 상기 이지에스 지열발전소의 압축공기저장고를 설계한다.
상기 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)는, 이용하는 냉원(Heat Sink)에 따라, 심해수(DSW: Deep Sea Water)를 냉원으로 이용하는 이지에스·심해수 지열발전소(EGS·DSW Power Plant), 또는 일반 해수(SW: Sea Water)를 냉원으로 이용하는 이지에스·해수 지열발전소(EGS·SW Power Plant), 또는 통상의 냉원(수냉식, 냉각탑 또는 공랭식)을 이용하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)가 된다.
(2) 이지에스 지열발전소에 저수탱크를 건설한다.
지열발전의 열원으로 이용된 후의 지열수(Geothermal Fluid)를 저장하기 위한 저수탱크(Geothermal Fluid Storage Tank)(1)를 해당 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 필요한 용량으로 건설하되, 도 1의 예에서 보는 바와 같이, 평면도(10) 상에서 상기 저수탱크(1)의 세로변의 길이가 가로변(폭)의 길이의 4배보다 더 긴 직육면체 형태의 구조로 상기 저수탱크(1)를 건설한다.
상기와 같은 구조로 건설하는 이유는, 뒤 (4)항에 설명된 주입구들로 주입되는 열원으로 이용된 후의 지열수가 가로변(폭)에 비해 4배 이상으로 긴 세로변의 거리를 뒤 (5)항에 설명된 배출구들을 향해 이동하면서, 뒤 (3)항에 설명된 파이프(Pipe)들로 구성된 압축공기저장탱크들 안에 저장된 압축공기의 열을 효과적으로 흡수하고, 또한 지열수에 섞여 있을 수 있는 이물질들이 효과적으로 침전되게 하기 위한 것이다. 따라서 상기 4배 이상은 하한선이며, 입지조건이 허락한다면, 가능한 한 상기 저수탱크의 세로변의 길이를 보다 더 길게(예, 8배) 건설하는 것이 유리하다.
상기 저수탱크는 가능한 한 지상(地上)에 노출되는 부분이 최소화되어 주변경관을 훼손하지 않으면서 환경친화적으로 건설되는 것이 바람직하다. 예컨대, 특허문헌 11의 지열발전소 건설시스템 및 방법을 이용하는 경우, 상기 저수탱크는 지하(地下)에 건설되며, 특허문헌 15의 지열발전소 건설시스템 및 방법을 이용하는 경우, 지상에 노출되는 부분이 최소화되는 지열발전소 구조물의 일부로 건설된다.
(3) 파이프(Pipe)들로 구성된 압축공기저장탱크들을 설치한다.
상기 저수탱크(1) 안에 복수의 압축공기저장탱크(3)들을 설치하되, 상기 각개 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)를 직선형 파이프(Pipe) 연결체(복수의 직선형 파이프들을 직선형으로 연결한 연결체)로 구성하고, 1개의 상기 직선형 파이프 연결체(3)를 1개의 독립된 압축공기저장탱크(3)로 제작하며, 도 1의 예에서 보는 바와 같이, 상기 직선형 파이프 연결체(압축공기저장탱크)(3)들이 평면도(10) 상에서 상기 저수탱크(1)의 세로변에 평행하게 배치되도록 또 정면도(20) 상에서 수평을 이루도록 설치하고, 또 상기 직선형 파이프 연결체(3)들이 상호 일정간격으로 이격되도록 설치하며, 또 상기 직선형 파이프 연결체(3)들이 상기 저수탱크(1)에 저장된 지열수 속에 잠겨 있도록 설치하여, 상기 이지에스 지열발전소의 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 건설한다.
상기와 같이 제작된 필요한 수의 직선형 파이프 연결체(압축공기저장탱크)(3)들을, 상기 직선형 파이프 연결체들이 상호 일정간격으로 이격되어, 상기 저수탱크에 저장된 지열수 속에 가능한 한 고르게 분산되어 잠겨 있도록 설치하여, 상기 직선형 파이프 연결체(3)들 안에 저장되는 압축공기의 열이 효율적으로 제거되어 상기 저수탱크(1)에 저장된 지열수 속에 분산·저장되도록 압축공기저장고를 건설한다.
예컨대, 12m 길이의 직선형 대구경 파이프(Pipe) 4개를 연결시켜 48m 길이의 직선형 파이프 연결체로 제작하고, 상기 48m 길이의 직선형 파이프 연결체를 1개의 독립된 압축공기저장탱크로 제작하며, 상기와 같이 제작된 48m 길이의 직선형 파이프 연결체(압축공기저장탱크) 9개를 상기 저수탱크에 저장돼 있는 지열수 속에 가능한 한 고르게 분산되어 잠겨 있도록 설치하여, 압축공기저장고를 건설한다.
상기 압축공기저장탱크(직선형 파이프 연결체)들 간을 연결시키는 데는 소구경 및 유연성을 지닌 파이프들을 사용할 수 있다.
상기와 같이 직선형 파이프 연결체를 1개의 독립된 압축공기저장탱크로 제작하고, 필요한 수의 상기 직선형 파이프 연결체들로 압축공기저장고를 구성함으로써, (1) 파이프 연결체, 압축공기저장탱크 및 압축공기저장고를 제작, 설치 및 건설하는 비용을 현저히 줄일 수 있고, 또한 (2) 일부 압축공기저장탱크에 손상이 발생되어 운용할 수 없게 되더라도, 나머지 압축공기저장탱크들은 정상적으로 운용할 수 있게 되며, 또한 (3) 압축공기저장탱크들을 서로 다른 압력으로 운용할 수 있게 된다. 예컨대, 일부 압축공기저장탱크들은 저압으로, 다른 일부 압축공기저장탱크들은 중간압으로 그리고 또 다른 일부 압축공기저장탱크들은 고압으로 운용할 수 있다.
상기와 같이 압축공기저장탱크들을 서로 다른 압력으로 운용할 수 있게 됨으로써, 이지에스 지열발전소를 가동시키는데 필요한 각종 펌프(Pump) 등 장치들과 필요한 전력을 생산하는 발전기들을 구동시키는 에어모터(Air Motor), 에어터빈(Air Turbine) 등 압축공기로 구동되는 다양한 설비들에 필요한 압력의 압축공기를 보다 더 용이하게 공급할 수 있게 된다.
상기 저수탱크 안에는, 상기 파이프(Pipe)들로 구성된 압축공기저장탱크들에 더하여, 필요시 특허문헌 8의 설명을 참조하여, 인터쿨러(Intercooler)로 작용하도록 인터쿨러용 압축공기냉각관, 애프터쿨러(Aftercooler)로 작용하도록 애프터쿨러용 압축공기냉각관 또는 압축공기가온기(Warmer)로 작용하도록 압축공기가온관을, 상기 저수탱크에 저장돼 있는 지열수 속에 잠겨 있도록 설치할 수 있다.
(4) 저수탱크에 주입구(注入口)들을 설치한다.
지열발전의 열원으로 이용한 후의 지열수를 상기 저수탱크(1)로 주입하기 위한 복수의 주입구들(4)을 상기 저수탱크(1)의 가로변(폭)에 해당되는 일면(一面)에 설치하되, 도 1의 예에서 보는 바와 같이, 정면도(20) 상에서 상기 주입구들(4)의 하단(下端)이 상기 저수탱크(1)의 바닥에 배치되도록 설치하고, 또 평면도(10) 상에서 상기 주입구들(4)이 상호 일정간격으로 이격되어 상기 일면에 고르게 분산되어 배치되도록 설치한다.
예컨대, 상기 일면의 길이가 12m인 경우, 상기 일면의 1m 구간마다 1개의 주입구를 설치하는 식으로 총 12개의 주입구들을 설치한다. 상기와 같이 주입구들을 상기 일면에 고르게 분산해서 설치함으로써, 주입되는 저온의 지열수가 상기 저수탱크 안에 고르게 분산되며 주입될 수 있다.
상기와 같이 주입구들을 저수탱크의 바닥에 가깝게 배치함으로써, 주입되는 지열수가 상기 파이프(Pipe)들 안에 저장돼 있는 압축공기의 열을 효과적으로 흡수하여 가열되면서 하기 (5)항의 배출구 쪽으로 이동하게 되고, 또한 지열수가 배출구에 도달될 때까지 지열수에 섞여 있을 수 있는 이물질들이 효과적으로 침전되게 된다.
(5) 저수탱크에 배출구(排出口)들을 설치한다.
해당 이지에스(EGS)들에 주입하기 위한 주입수를 상기 저수탱크(1)로부터 뽑아내기 위한 복수의 배출구들(5)을 상기 주입구(4)들이 설치된 면의 반대편 면(가로변)에 접하여 설치하되, 도 1의 예에서 보는 바와 같이, 상기 배출구들(5)이 상기 저수탱크(1)의 수면(Fluid Level)(2)을 따라 상하로 이동하면서 정면도(20) 상에서 상기 배출구들(5)의 상단(上端)이 상기 수면(2)에 유지되도록, 즉 수면(2) 높이에 머물며 유지되도록 설치하고, 또 평면도(10) 상에서 상기 배출구들(5)이 상호 일정간격으로 이격되어 상기 반대편 면을 따라 고르게 분산되어 배치되도록 설치한다.
예컨대, 상기 반대편 면의 길이가 12m인 경우, 상기 반대편 면에 대응되는 1m 구간마다 1개의 배출구를 설치하는 식으로 총 12개의 배출구들을 설치한다. 상기와 같이 배출구들을 고르게 분산해서 설치함으로써, 상기 주입구들로 주입되는 저온의 지열수가 상기 저수탱크 안에 고르게 분산되며 이동하여 상기 배출구들에 도달되도록 유도할 수 있다.
상기 저수탱크의 수면(Fluid Level)은 해당 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)의 운용에 따라 수시로 변할 수 있다. 따라서 플로트(Float) 시스템 등을 이용하여 상기 배출구들이 상기 저수탱크의 수면을 따라 이동하면서 항시 상기 저수탱크의 수면에 가능한 한 가깝게 유지되도록 설치한다.
상기와 같이 배출구들을 저수탱크의 수면에 가깝게 유지되도록 설치함으로써, 가능한 한 높은 온도로 가열된 후의 지열수를 또한 이물질들이 침전된 후의 지열수를 상기 저수탱크로부터 뽑아낼 수 있게 된다.
(6) 압축공기저장고에 이지에스(EGS)들을 결합시켜 운용한다.
상기와 같이 해당 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 건설된 저수탱크(Geothermal Fluid Storage Tank)와 상기 저수탱크 안에 설치된 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)들로 구성된 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 해당 이지에스(EGS)들과 결합시켜 운용한다.
수압파쇄(Hydraulic Fracturing)를 실시한 결과, 이지에스(EGS)가 최적의 형태로 조성되면, 주입정(Injection Well)과 생산정(Production Well) 간이 다수의 미세한 파쇄대들로 연결되어, 상기 주입정에 주입하는 주입수가 상기 파쇄대들을 천천히 통과하면서 심부암층의 지열을 충분히 흡수해 가열되면서 상기 생산정에 도달하게 돼, 상기 주입정에 주입수를 연속적으로 주입하면서, 동시에 상기 생산정에서 필요한 온도와 유량(Flow Rate)의 지열수를 연속적으로 생산해낼 수 있는 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)이 가능하게 된다.
하지만, 수압파쇄를 실시해도, 지질 및 지표조건 등으로 인해, 이지에스(EGS)가 상기와 같은 최적의 형태로 조성되지 못하는 경우가 상당한 확률로 발생될 수 있다. 즉, 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결되지 못할 수도 있으며, 또는 연결은 되었으나 파쇄대들이 부족하게 또는 초과 생성되어, 필요한 유량 또는 온도의 지열수를 연속적으로 생산할 수 없는 경우가 상당한 확률로 발생될 수 있다. 이와 같은 경우들에는, 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)방법을 이용해서 지열수를 생산할 수 있다.
상기한 주기적 주입·생산방법은, 중질유전(Heavy Oil Field)에서 널리 이용되고 있는 주기적 증기주입·중질유생산방법(Cyclic Steam Stimulation or 'Huff and Puff')을 응용한 것으로서, 3개 단계로 즉, 주입(Injection)단계, 지열흡수(Soaking up Geothermal Heat)단계 및 생산(Production)단계로 1개 사이클(Cycle)을 구성하고, 상기 사이클을 반복하면서 지열수(Geothermal Fluid)를 생산한다.
상기한 이유들로 인하여, 해당 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)에 다수의 이지에스(EGS)들을 결합시킨 경우, 일부 이지에스(EGS)들에서는 연속적 주입·생산이 가능할 수 있고, 동시에 다른 일부 이지에스(EGS)들에서는 주기적 주입·생산을 해야 할 수 있다.
(가) 연속적 주입·생산(Continuous Injection·Production)방법의 실시
상기 이지에스 지열발전소의 저수탱크와 결합시킨 이지에스(EGS)들에서 연속적 주입·생산을 하는 경우, 상기 이지에스(EGS)들의 생산정(Production Well)들로부터 생산된 지열수를 지열발전의 열원으로 이용한 후, 상기 열원으로 이용된 후의 지열수를 상기 저수탱크의 주입구들로 연속적으로 주입하면서, 동시에 상기 저수탱크의 배출구들을 통해 주입수를 연속적으로 뽑아내어 상기 이지에스(EGS)들의 주입정(Injection Well)들에 주입한다.
(나) 주기적 주입·생산(Cyclic Injection·Production)방법의 실시
주기적 주입·생산방법을 이용해서 지열수를 생산해야 하는 경우들은 크게 둘로 분류할 수 있다. 즉, <1> 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결되지 못한 경우와 <2> 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결은 되었으나, 파쇄대들이 부족하게 또는 초과 생성되어, 필요한 유량(Flow Rate) 또는 온도의 지열수(Geothermal Fluid)를 연속적으로 생산할 수 없는 경우다. 상기 각 경우에 대해 다음과 같이 실시한다.
<1> 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결되지 못한 경우:
이 경우에는, 단일정(Single Well) 단위로, 다음과 같은 3개 단계로 즉, 주입단계, 지열흡수단계 및 생산단계로 1개 사이클(Cycle)을 구성하고, 상기 사이클을 반복하면서 지열수를 생산한다.
주입(Injection)단계에서는, 상기 저수탱크의 배출구들을 통해 주입수를 뽑아내어, 해당 단일정에 일정시간동안 주입펌핑(Pumping)한다.
지열흡수(Soaking up Geothermal Heat)단계에서는, 상기 단일정을 일정시간동안 닫아놓아 상기 주입단계에서 주입된 주입수가 심부암층의 지열을 흡수하여 가열되게 한다.
생산(Production)단계에서는, 상기 지열흡수단계에서 가열된 주입수를 즉, 지열수를 일정시간동안 상기 단일정에서 환류(Backflow)·생산한다. 지열발전의 열원으로 이용된 지열수는 상기 저수탱크의 주입구들로 주입한다.
<2> 주입정과 생산정 간이 파쇄대들로 연결은 되었으나, 파쇄대들이 부족하게 또는 초과 생성되어, 필요한 유량(Flow Rate) 또는 온도의 지열수를 연속적으로 생산할 수 없는 경우:
이 경우에는, 주입정·생산정 단위로, 다음과 같은 3개 단계로 즉, 주입단계, 지열흡수단계 및 생산단계로 1개 사이클(Cycle)을 구성하고, 상기 사이클을 반복하면서 지열수를 생산한다.
주입(Injection)단계에서는, 상기 저수탱크의 배출구들을 통해 주입수를 뽑아내어, 해당 주입정에, 필요시 생산정에도, 일정시간동안 주입펌핑(Pumping)한다.
지열흡수(Soaking up Geothermal Heat)단계에서는, 상기 주입정(Injection Well)과 생산정(Production Well)을 일정시간동안 닫아놓아 상기 주입단계에서 주입된 주입수가 심부암층의 지열을 흡수하게 한다.
생산(Production)단계에서는, 상기 지열흡수단계에서 가열된 주입수를 즉 지열수를, 일정시간동안, 상기 저수탱크의 배출구들을 통해 주입수를 뽑아내어 상기 주입정에 주입펌핑(Pumping)하면서, 상기 생산정에서 생산한다. 필요시 상기 주입정에서도 지열수를 환류(Backflow)·생산한다. 지열발전의 열원으로 이용된 지열수는 상기 저수탱크의 주입구들로 주입한다.
상기한 <1> 및 <2> 경우들에 있어, 주입단계, 지열흡수단계 및 생산단계의 성능을 지속적으로 분석하여, 각 단계의 웰(Well) 선택, 시간, 유량, 압력, 온도 등을 최적화해나간다.
이지에스(EGS)가 최적의 형태로 조성되어 연속적 주입·생산이 가능한 경우에도, 상기한 주기적 주입·생산방법을 이용하면, 보다 높은 온도의 지열수를 생산해낼 수 있게 된다.
상기와 같이 실시됨에 따라, 다수의 이지에스(EGS)들에서 주기적 주입·생산을 하는 경우, 상기 이지에스(EGS)들 중 일부 이지에스(EGS)들에서는 생산단계를, 동시에 다른 일부 이지에스(EGS)들에서는 주입단계를, 동시에 나머지 이지에스(EGS)들에서는 지열흡수단계를 실시하게 된다. 그에 따라 상기 저수탱크의 주입구들을 통해 주입되는 지열수의 량과 상기 저수탱크의 배출구들을 통해 빠져나가는 주입수의 량 간에 상당한 차이가 발생될 수 있다. 상기한 이유로 인해 상기 저수탱크의 수면(Fluid Level)이 필요한 수준 아래로 내려갈 수 있다. 상기 현상은 연속적 주입·생산을 하는 경우에도 역시 발생될 수 있다. 따라서 상기 저수탱크의 수면의 변화를 주시하면서, 필요시 상기 저수탱크에 보충수를 주입하여, 파이프(Pipe)들로 구성된 압축공기저장탱크들이 상기 저수탱크의 수면 위로 노출되지 않도록 운용한다.
상기한 시스템 및 방법에 따라 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)의 압축공기저장고(Compressed Air Storage)를 건설함으로써, (1) 상기 이지에스 지열발전소의 저수탱크의 규모를 축소시켜 건설하여 주변환경의 훼손을 최소화하고, 건설비를 줄이면서도, 압축공기저장탱크들에 저장된 압축공기의 열을 제거하는 효율을 필요한 수준으로 달성할 수 있게 되고, 또한 (2) 파이프 연결체, 압축공기저장탱크 및 압축공기저장고를 제작, 설치 및 건설하는 비용을 현저히 줄일 수 있게 되며, 또한 (3) 일부 압축공기저장탱크(파이프 연결체)에 손상이 발생되어 운용할 수 없게 되더라도, 나머지 압축공기저장탱크들은 정상적으로 운용할 수 있게 되고, 또한 (4) 일부 압축공기저장탱크들은 저압으로 그리고 다른 일부 압축공기저장탱크들은 고압으로 운용하는 등 압축공기저장탱크들을 서로 다른 압력으로 운용할 수 있게 됨으로써, 이지에스 지열발전소를 가동시키는데 필요한 각종 펌프(Pump) 등 장치들과 필요한 전력을 생산하는 발전기들을 구동시키는 에어모터(Air Motor), 에어터빈(Air Turbine) 등 압축공기로 구동되는 다양한 설비들에 필요한 압력의 압축공기를 보다 더 용이하게 공급할 수 있게 된다.
그에 따라 본 발명은, 상기 효과들을 통해서, 우리 국토에서 그만큼 더 많은 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)들을 건설할 수 있게 되고, 상기 이지에스 지열발전소들과 더불어 풍력 등 간헐성 재생에너지(Intermittent Renewable Energy)들을 활용하면서 특허문헌 16 및 17의 전력공급시스템들을 건설하여 재생에너지발전(Renewable Energy Power Generation)들을 펼칠 수 있게 돼, 순수국산에너지만으로 생산해내는 전력의 량을 증대시켜, 우리나라의 에너지자급률을 높이고, 그만큼 에너지 수입과 온실가스 배출을 줄일 수 있게 된다.
1 : 열원으로 이용된 후의 지열수(Geothermal Fluid)를 저장하는 긴 직육면체 형태의 구조로 건설된 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)의 저수탱크
2 : 상기 저수탱크(Geothermal Fluid Storage Tank)의 수면(Fluid Level)
3 : 직선형 파이프(Pipe) 연결체로 구성된 독립된 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)
4 : 상기 저수탱크에 열원(Heat Source)으로 이용된 후의 지열수를 주입하는 주입구(注入口)들
5 : 상기 저수탱크로부터 이지에스(EGS)들에 주입하기 위한 주입수를 뽑아내는 배출구(排出口)들
10 : 상기 이지에스 지열발전소의 압축공기저장고의 평면 설명도
20 : 상기 압축공기저장고(Compressed Air Storage)의 정면 설명도

Claims (1)

  1. 이지에스(EGS: Enhanced Geothermal Systems)를 조성해서 생산되는 지열수(Geothermal Fluid)를 열원(Heat Source)으로 이용하는 이지에스 지열발전소(EGS Power Plant)의 압축공기저장고(Compressed Air Storage) 건설시스템에 있어서,
    지열발전의 열원으로 이용된 후의 지열수를 저장하기 위한 하기 저수탱크(1)를 해당 이지에스 지열발전소에 필요한 용량으로 건설하되, 평면도(10) 상에서 하기 저수탱크(1)의 세로변의 길이가 가로변(폭)의 길이의 4배보다 더 긴 직육면체 형태의 구조로 건설되는 저수탱크(Geothermal Fluid Storage Tank)(1);
    상기 저수탱크(1) 안에 적어도 2개 이상의 압축공기저장탱크(3)들을 설치하되, 상기 각개 압축공기저장탱크(Compressed Air Storage Tank)를 직선형 파이프(Pipe) 연결체(복수의 직선형 파이프들을 직선형으로 연결한 연결체)로 구성하고, 1개의 상기 직선형 파이프 연결체(3)를 1개의 독립된 압축공기저장탱크(3)로 제작하며, 상기 직선형 파이프 연결체(압축공기저장탱크)(3)들이 평면도(10) 상에서 상기 저수탱크(1)의 세로변에 평행하게 배치되도록 또 정면도(20) 상에서 수평을 이루도록 설치하고, 또 상기 직선형 파이프 연결체(3)들이 상호 일정간격으로 이격되도록 설치하며, 또 상기 직선형 파이프 연결체(3)들이 상기 저수탱크(1)에 저장된 지열수 속에 잠겨 있도록 설치하여, 건설되는 상기 이지에스 지열발전소의 압축공기저장고(Compressed Air Storage);
    지열발전의 열원으로 이용된 후의 지열수를 상기 저수탱크(1)로 주입하기 위한 적어도 2개 이상의 하기 주입구들(4)을 상기 저수탱크(1)의 가로변(폭)에 해당되는 일면(一面)에 설치하되, 정면도(20) 상에서 하기 주입구들(4)의 하단(下端)이 상기 저수탱크(1)의 바닥에 배치되도록 설치하고, 또 평면도(10) 상에서 하기 주입구들(4)이 상호 일정간격으로 이격되도록 설치되는 주입구(注入口)들(4); 및
    이지에스(EGS)들에 주입하기 위한 주입수를 상기 저수탱크(1)로부터 뽑아내기 위한 적어도 2개 이상의 하기 배출구들(5)을 상기 주입구들(4)이 설치된 면의 반대편 면(가로변)에 접하여 설치하되, 하기 배출구들(5)이 상기 저수탱크(1)의 수면(Fluid Level)(2)을 따라 상하로 이동하면서 정면도(20) 상에서 하기 배출구들(5)의 상단(上端)이 상기 수면(2)에 유지되도록 설치하고, 또 평면도(10) 상에서 하기 배출구들(5)이 상호 일정간격으로 이격되도록 설치되는 배출구(排出口)들(5);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이지에스 지열발전소의 압축공기저장고 건설시스템.
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