KR101424566B1 - 충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템 - Google Patents

충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템 Download PDF

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KR101424566B1
KR101424566B1 KR1020130133704A KR20130133704A KR101424566B1 KR 101424566 B1 KR101424566 B1 KR 101424566B1 KR 1020130133704 A KR1020130133704 A KR 1020130133704A KR 20130133704 A KR20130133704 A KR 20130133704A KR 101424566 B1 KR101424566 B1 KR 101424566B1
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윤운상
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(주)넥스지오
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Abstract

충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템을 개시한다.
상기 충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템은, 지하수 흐름의 상류측에 위치하고 수두가 높은 주입정; 상기 지하수 흐름의 하류측에 위치하고 수두가 낮은 양수정; 상기 주입정과 상기 양수정 사이에 위치하는 열 교환기; 및 상기 주입정과 상기 열 교환기 사이, 및 상기 양수정과 상기 열 교환기 사이를 연결하는 배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 국토교통부가 출연하고 국토교통과학기술진흥원에서 위탁 시행한 물관리연구사업(11기술혁신C05)에 의한　'수변 지하수 활용고도화'　연구단의 연구비 지원에 의해 수행되었다.

Description

충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템{SYSTEM FOR STORING AND UTILIZING GROUND-WATER HEAT IN ALLUVIUM AQUIFER}
본 발명은 지하수열 활용 저장 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 수변에 위치하는 충적 대수층의 지하수열을 저장하여 활용하기 위한 지하수열 활용 저장 시스템에 관한 것이다.
화석 연료를 주 에너지원으로 사용하고 있는 현대 문명에서는 화석 연료의 연소 등에 의한 지구 온난화 문제가 계속 심각해지고 있기 때문에, 전지구적 차원에서 환경 보호를 위해서, 원자력 에너지나 기타 자연에서 얻을 수 있는 다양한 대체 에너지를 강구하고 있는 중이다.
이들 대체 에너지 중에서 풍력이나 조력 등의 대체 에너지도 고려되고 있지만, 설치 장소가 대부분 인류의 거주지로부터 멀다는 문제, 설치 비용의 문제 등을 고려하였을 때, 아직까지는 대안 에너지로서의 위치가 확고하지 않다고 하는 단점이 있다.
한편, 장시간 운전에 따른 에너지 비용이 계속 증가하고 있기 때문에, 석유와 같은 화석 연료를 대체하여 지하열을 회수하고 이를 저장하여 경제적으로 활용하기 위한 다양한 방법이 제안되고 있다.
그 중에서, 지하에서 발생하는 열이 지표면 상으로 확산되어 나타나는 지열 에너지는 상대적으로 간단한 방식에 의해서 온도차를 효과적으로 제어할 수 있어 주목하고 있다.
지열 중에는 용암이나 마그마와 같은 화산성 활동에 의한 지열도 있지만, 이와 같은 형태의 지열은 활용하기에 다소 곤란할 뿐만 아니라 전지구적으로 살펴봤을 때 화산성 열원이 고루 분포하고 있지는 않기 때문에 보편적으로 활용하기 곤란하였다.
이를 대체하는 방법으로, 지중에서 연중 일정한 온도, 예를 들면, 15 ℃ 정도로 유지되는 지하수의 열원을 이용하는 지열 활용 방법에 대해서 해결책을 모색하고 있다.
이와 관련하여, 종래의 지하수 열을 활용하는 방법에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하여 간단하게 설명하기로 한다.
도 1은, 종래의 주입정과 양수정을 겸용하는 지열공을 나타낸 개략 단면도이고, 도 2는, 도 1에 나타낸 종래의 주입정과 양수정을 겸용하는 지열공을 나타낸 개략 평면도이다.
도 1에 따르면, 종래의 지열공(100)은, 지면(10)을 기준으로 하여, 지하에 매설되는 지열공 상부(20)와 지열공 하부(60)를 포함하고 있다.
여기에서, 상기 지면(10)은 그 아래쪽의 지층이 충적 대수층인 것을 상정하고 있음을 알아야 한다. 충적 대수층이라는 것은, 주로 하천, 강변, 또는 해안에 위치하며, 모래와 점토 또는 자갈 등이 혼합되어 있어서, 지하수의 유동이 상당한 정도로 이루어지는 지질학적인 층을 가리킨다.
한편, 지열공 상부(20)에는 외부로부터의 이물질의 유입을 방지하고, 지열공(100)의 관리를 위한 지열공 덮개(25)가 더 설치될 수 있다.
지열공 하부(60)에는, 열 펌프(heat pump)를 포함하는 열 교환기(미도시)로부터 배출되는 배출수가 유입 배관(40)을 통해서 유입되어 배출 배관(45)을 통해 지열공 하부(60)의 집수부(70)에 집수될 수 있다.
집수부(70)에 집수된 배출수는 집수부(70) 내의 물과 혼합되어 일정 온도까지 냉각 또는 가열된 뒤에, 양수 배관(55)을 통해서, 유출 배관(50)을 거쳐 열 교환기로 유동될 수 있다.
도 1에서, 도면 부호 77은 집수부(70)의 바닥면을 가리키며, 그 깊이는 집수부(70)의 설계 열용량을 감안하여 설정될 수 있다. 또한, 도면 부호 75는 집수부(70)에 배출수가 과도하게 집수되더라도 배출수가 지열공 상부(20)로 넘치지 않도록 하는 보호판을 가리킨다.
도 1에서, 도면 부호 30은, 지열공(100)의 배출수의 온도, 집수부(70) 내의 물의 온도, 양수되는 물의 온도 등을 측정하거나, 배출수의 유속 등을 모니터링하기 위한 센서 등이 설치될 수 있는 공간을 가리킨다.
양수 배관(55)의 하단에는 집수부(70)에서 양수되는 물의 이물질을 제거하기 위한 필터(80)가 더 설치되어 있을 수 있다.
지열공(100)의 열 용량이 충분히 큰 경우에는 지열공 하부(60)를 둘러싸는 벽체가 콘크리트 등으로 형성되어 막혀 있는 것이 바람직하나, 대부분의 경우 공사 비용 등을 감안하여 외부로부터 지하수가 자유롭게 유입되도록 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 도 2로부터, 지열공(100)은 하천 또는 호수(8)에 인접하여 설치되어 있는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 지열공(100)의 열 용량이 부족하더라도 하천 또는 호수(8)로부터 지하수가 계속 유입되는 효과를 기대할 수 있다.
도 2에서, 건물(200)로부터 지열공(100)으로의 물의 순환은 화살표(150)로 나타내었으며, 이에 따르면, 도 1에서 설명한 바와 같이, 열 교환기(미도시)로부터 배출되는 물과, 양수되는 물이 서로 혼합된다는 것을 알 수 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸, 종래의 지열공(100)은 집수부(70)에 배출수가 유입된 다음, 집수부(70) 내의 다른 지하수와 혼합되기 때문에, 배출수의 온도가 집수부(70) 내의 지하수에 영향을 미치게 되고, 따라서, 양수 배관(55)으로 양수되는 물의 온도에도 영향을 미친다는 문제점이 있었다.
이와 같은 경우, 하절기에는 필요한 충분한 냉방이 이루어지지 않고, 동절기에는 반대로 필요한 충분한 난방을 기대할 수 없었다.
본 발명과 관련하여, 선행 기술 문헌으로는 특허 문헌 1이 있다. 특허 문헌 1에서는 온수정과 냉수정의 구성을 채택하여, 하절기와 동절기의 필요에 따라 온수는 온수정에 집수하고, 냉수는 냉수정에 집수하는 구성을 개시하고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1005231호(2010년 12월 31일 공고)(발명의 명칭: "대수층 축열 제어 시스템")
따라서, 본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주입정에 주입된 배출수에 의한 열 교란이 양수정에 미치지 않도록 하는 구성의 충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술 분야에 속하는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 언급되지 않은 또 다른 과제(들)에 대해서도 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템은, 주입정; 양수정; 상기 주입정과 상기 양수정 사이에 위치하는 열 교환기; 및 상기 주입정과 상기 열 교환기 사이, 및 상기 양수정과 상기 열 교환기 사이를 연결하는 배관을 포함하며, 상기 주입정은 지하수 흐름의 상류측에 위치하고 상기 양수정의 수두와 비교하였을 때 상대 수두가 높고, 상기 양수정은 상기 지하수 흐름의 하류측에 위치하고 상기 주입정의 수두와 비교하였을 때 상대 수두가 낮은 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 주입정과 상기 열 교환기 사이를 연결하는 배관을 따라, 상기 열 교환기에서의 열 교환을 마친 배출수가 상기 주입정으로 향해서 유동되는 것이 바람직하고, 상기 양수정과 상기 열 교환기 사이를 연결하는 배관을 따라, 상기 양수정에서 양수된 물이 상기 열 교환기로 향해서 유동되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 양수정에서 양수되는 물의 온도는, 하절기 및 동절기에 12 ℃ ~ 17 ℃로 유지되는 것이 바람직하며, 상기 양수정에서 양수되는 물의 온도는, 하절기 및 동절기에 15 ℃로 유지되는 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기 주입정으로 배출된 배출수가 상기 주입정 주위의 지하수 흐름에 혼합되어 상기 양수정까지 도달하는데 6 개월 소요되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 주입정으로부터 상기 양수정까지의 거리는, 상기 주입정의 상기 수두와 상기 양수정의 상기 수두의 차이로부터 결정되는 수리전도도와 상기 소요 시간으로부터, 다음의 수학식에 의해서 결정될 수 있다.
[수학식]
거리(L) = (주입정과 양수정 간의 수리전도도) * 소요 시간.
이때, 수리전도도의 단위는 cm/s이며, 소요 시간의 단위는 s이다.
이때, 상기 주입정과 상기 양수정 사이의 수리전도도는, 10-4 cm/s ~ 10-5 cm/s인 것이 바람직하다.
또한, 상기 배출수는, 상기 주입정과 상기 열 교환기 사이를 연결하는 배관을 통해서 중력 배출되는 것이 바람직하며, 상기 양수정에는 상기 양수정 내의 지하수를 양수하기 위한 펌프가 더 설치되어 있을 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명의 기술 분야에 속하는 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술되어 있을 수 있음을 알아야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 주입정에 주입되는 배출수에 의한 열 교란이 양수정에 영향을 미치지 않기 때문에, 단일 지열공을 이용하는 경우에서의 열 교란의 우려가 없을 뿐만 아니라, 자연스런 열 확산을 이용하므로 인위적인 열 교란 대책을 세울 필요가 없다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 양수정에만 양수용 펌프가 설치되면 충분하기 때문에 구조적인 면에서 및 동작면에서 더욱 간단해지는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은, 종래의 주입정과 양수정을 겸용하는 지열공을 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 종래의 주입정과 양수정을 겸용하는 지열공을 나타낸 개략 평면도이다.
도 3은, 도 1 및 도 2에 나타낸 종래의 주입정과 양수정을 겸용하는 지열공을 개선한 형태를 나타낸 개략 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템의 일 실시예를 나타내는 개략 평면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 및 도 2에 나타낸 종래의 주입정과 양수정을 겸용하는 지열공을 개선한 형태에 대해서 살펴 보기로 한다.
도 3은, 도 1 및 도 2에 나타낸 종래의 주입정과 양수정을 겸용하는 지열공을 개선한 형태를 나타낸 개략 평면도이고, 도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템의 일 실시예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은, 건물(200)로부터 지열공(100)으로의 물의 순환이 일어난다는 점에 대해서 화살표(155)로 나타내고 있다.
도 3에서, 도 1 및 도 2와는 다른 점은 물의 순환이 화살표(155)를 따라서만 일어나는 것이 아니라, 지열공(100) 외에 다른 배출공(300)을 형성하여 두고, 지열공(100)의 열 용량을 고려하여 지열공(100) 내에서의 배출수와 지하수와의 열 간섭이 발생하는 경우, 예를 들면, 냉방이나 난방 부하가 급증하는 경우에, 배출수를 배출공(300)으로 배출하는 구조를 나타내고 있다.
이 경우에는, 배출공(300)으로부터는 물을 양수할 필요가 없기 때문에 화살표(250)는 건물(200)로부터 배출공(300) 방향으로만 지시하고 있음을 알아야 한다.
따라서 도 3에 나타낸 구성의 경우, 평소에는 배출공(300)을 이용하지 않고 지열공(100)만 이용하더라도 충분하였으며, 냉난방 부하가 급증하는 경우에만 배출공(300)으로 배출수를 배출하는 것에 의해서 냉난방 수요를 간단하게 해결할 수 있었다.
그러나, 도 3의 경우에 배출공(300)이 상시 동작하지 않기 때문에, 배출공(300)의 위치에 따라서, 냉난방 부하가 급증하는 경우에 일시적으로 배출공(300)의 수두가 급격히 올라가게 되고, 이에 의해서 배출공(300)에서의 배출수에 의한 열 교란이 불가피하게 지열공(100)에 영향을 미칠 우려가 있었다.
이에, 본 발명의 발명자들은, 상술한 도 1 내지 3에 나타낸 지열공(100) 또는 배출공(300)의 구성에서 나타나는 각종 문제점을 해결하기 위해서 본 발명을 도출하였다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템의 일 실시예를 나타내는 개략 평면도이다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3의 구성을 일부 참조하여, 본 발명의 구성에 대해서 설명하기로 한다.
도 4에 따르면, 건물(200)을 기준으로 하여, 지하수 흐름의 상류측에 위치하고 수두가 높은 주입정(400)과, 상기 지하수 흐름의 하류측에 위치하고 수두가 낮은 양수정(500)과, 상기 주입정(400)과 상기 양수정(500) 사이에 위치하는 열 교환기(250), 및 상기 주입정(400)과 상기 열 교환기(250) 사이의 배관(450) 및 상기 양수정(500)과 상기 열 교환기(250) 사이를 연결하는 배관(550)을 포함하고 있다.
상기 열 교환기(250)는 상기 건물(200) 내에 위치하는 것이 바람직하지만, 그 설치 위치는 상기 건물(200) 내만으로 한정되지는 않는다.
이때, 상기 주입정(400)의 수두는, 상대적으로 비교하였을 때, 상기 양수정(500)의 수두보다 높은 것이 바람직하다.
만약, 상기 주입정(400)의 수두가 상기 양수정(500)의 수두보다 낮게 되면, 상기 양수정(500)으로부터 상기 주입정(400)으로의 열 교란의 우려가 있게 된다.
도 4에서, A 측이 수두가 상대적으로 높은 곳이고, B 측이 상대적으로 수두가 낮은 곳이다.
이때, A 측과 B 측의 수두 차이는, 상기 주입정(400)과 상기 양수정(500) 사이의 수리전도도가 10-4 cm/s ~ 10-5 cm/s를 나타내는 수준이면 바람직하다.
상기 수리전도도가 10-4 cm/s를 초과하면, A 측, 즉 주입정(400)으로 배출된 열 교란된 배출수가 지나치게 빠르게 수두가 낮은 B 측, 즉 양수정(500) 측으로 확산하게 되어, 상기 양수정(500)에서의 불가피한 열 교란을 회피할 수 없게 된다.
상기 수리전도도가 10-5 cm/s 미만이면, 거의 불투수층에 가깝기 때문에 상기 주입정(400)으로 배출된 배출수가 지면(10) 하의 지층으로 확산되지 않게 되어, 본 발명에서 상정하는 6 개월 정도의 열 확산 주기를 달성할 수 없게 된다.
참고로, 상기 수리전도도 범위 내에서의 상기 주입정(400)과 상기 양수정(500) 사이의 거리는 30 미터 내지 100 미터 정도인 것이 바람직하다. 이때, 상기 거리는 상기 주입정(400)에 의한 열 영향 반경을 고려하여 결정되는 것이 바람직하며, 경제적인 측면에서 약 60 미터 정도인 것이 바람직하다.
한편, 상기 주입정(400)과 상기 열 교환기(250) 사이를 연결하는 배관(450)은, 상기 열 교환기(250)에서의 열 교환을 마친 배출수가 상기 주입정(400)으로 향해서 유동되도록 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 배출수는, 상기 주입정(400)과 상기 열 교환기(250) 사이를 연결하는 배관(450)을 통해서 중력 배출될 수 있다.
여기에서, 중력 배출이라는 것은, 상기 배관(450) 내를 유동하는 배출수가 중력에 의한 자연스런 낙하 현상에 따라서 상기 주입정(400)으로 배출된다는 것을 의미한다.
따라서, 상기 배출수를 상기 주입정(400)으로 배출하기 위해서 별도의 동력원, 예를 들어, 모터 또는 펌프를 설치하지 않아도 된다는 것을 알 수 있을 것이다.
한편, 상기 양수정(500)과 상기 열 교환기(250) 사이를 연결하는 배관(550)은, 상기 양수정(500)에서 양수된 물이 상기 열 교환기(250)로 향해서 유동되도록 구성되는 것이 바람직하다.
이를 위해서, 상기 양수정(500)의 하부에는 펌프(미도시)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이때, 펌프는 상기 양수정(500)의 하부, 바람직하게는, 도 1에 나타낸 필터(80) 내부에 설치되어 있으면 특히 바람직하다.
이때, 상기 양수정(500)에서 양수되는 물의 온도는, 하절기 및 동절기에 12 ℃ ~ 17 ℃로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 물의 온도는, 하절기와 동절기를 포함하는 연중 기준으로 15 ℃ 정도로 유지된다고 가정하는 것이 가장 바람직하며, 이를 위해서, 상기 양수정(500)의 깊이는, 예를 들어, 충적 대수층 두께가 10 미터 이상인 깊이이면 무방하다.
다만, 상기 양수정(500)의 깊이를, 예를 들어, 지하 100 미터 이상으로 하게 되면 오히려 비용적인 측면에서 이와 같은 깊이는 바람직하지 않다.
참고로, 상기 양수정(500)의 깊이와 관련하여, 상기 주입정(400)의 깊이는, 훨씬 얕아도 된다.
또한, 상기 양수정(500)의 형상이 가늘고 긴 직사각형 형상이 바람직하다면, 상기 주입정(400)의 형상은 넓고 평평한 직사각형의 형상이라도 무방하다.
상기 양수정(500)과 상기 주입정(400)의 깊이 및/또는 형상은, 위에서 설명한 것과 달리, 서로 반대의 조건으로 형성될 수도 있음은 잘 알 것이다.
상기 주입정(400)과 상기 양수정(500)의 설치 조건에 따르면, 상기 주입정(400)으로 배출된 배출수는 상기 주입정(400) 주위의 지하수 흐름에 혼합되어 상기 양수정(500)까지 확산되어 도달할 수 있다.
이때, 상기 주입정(400)과 상기 양수정(500) 사이에서의 확산과 도달은, 약 6 개월 소요되는 것이 바람직하다.
이는, 대한민국에서의 하절기와 동절기가 대표적으로 6 월과 12 월로 결정되기 때문에, 하절기 약 6 개월간의 냉방 수요와 동절기 약 6 개월간의 난방 수요를 감안한 것이다.
물론, 이와 같은, 시간 조건은 6 개월로만 한정되는 않는다. 예를 들어, 동절기가 6 개월을 넘어가는 경우에는, 상기 시간 조건을 그에 맞춰서 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같은 시간 조건은, 상기한 수리전도도와 함께 결부하여 결정되는 것이 바람직하며, 이를 위해서는 통상의 기술자라면 적절한 수리학적 실험을 통해서 상기 수리전도도를 정하고, 기상학적인 조건에 따라서 하절기와 동절기의 길이를 측정하여 둘 수 있다는 것에 대해서는 잘 알 것이다.
이때, 상기 수리전도도는 지면(10) 하의 충적 대수층의 형성 조건에 따라서 급격하게 다를 수 있기 때문에 적절한 반복 실험에 의해서, 미리 수리전도도를 측정하여 두는 것이 바람직하다.
한편, 상기 수리전도도와 시간 조건을 감안하였을 때, 상기 주입정(400)으로부터 상기 양수정(500)까지의 거리는, 상기 주입정(400)의 상기 수두와 상기 양수정(500)의 상기 수두의 차이를 이용하여 다음의 수학식에 의해서 결정될 수 있다.
[수학식]
거리(L) = (주입정과 양수정 간의 수리전도도) * 소요 시간.
이때, 수리전도도의 단위는 cm/s이며, 소요 시간의 단위는 s(second)일 수 있다.
여기에서, 상기 주입정(400)과 상기 양수정(500) 사이의 수리 전도도는, 10-4 cm/s ~ 10-5 cm/s인 것이 바람직하다.
도 4에는 정확하게 도시하지 않았지만, 상기 주입정(400)과 상기 양수정(500)의 지열공 하부(60; 도 1)는 주변의 충적 대수층 내의 지하수가 자유롭게 유동될 수 있도록 다공성 벽으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주입정(400)과 상기 양수정(500)의 지열공 하부에는 주변의 충적 대수층으로부터의 지하수에 포함된 각종 이물질은 통과하지 않도록, 적절한 여과 수단이 더 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 여과 수단은, 지열공 하부의 외측에 설치될 수도 있지만, 상기 주입정(400과 상기 양수정(500)은 일단 설치한 다음에는 변경 및/또는 변형과 같은 추가 공사가 사실상 불가능하기 때문에, 지열공 하부의 외측이 아니라 지열공 하부의 내측에 상기 여과 수단을 설치하여 둘 수도 있다.
이상과 같이 한정된 실시예와 도면에 의해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술 분야에 속하는 통상의 기술자라면 이상의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 잘 알 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 이상의 기재에 포함된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되고, 후술하는 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하며, 특허청구범위와 균등하거나 등가적인 변형은 모두 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
8 : 하천 또는 호수 10 : 지면
20 : 지열공 상부 25 : 지열공 덮개
40 : 유입 배관 45 : 배출 배관
50 : 유출 배관 55 : 양수 배관
60 : 지열공 하부 70 : 집수부
80 : 필터
100 : 지열공
200 : 건물
250 : 열 교환기
300 : 배출공
400 : 주입정
450, 550 : 배관
500 : 양수정

Claims (9)

  1. 주입정;
    양수정;
    상기 주입정과 상기 양수정 사이에 위치하는 열 교환기; 및
    상기 주입정과 상기 열 교환기 사이, 및 상기 양수정과 상기 열 교환기 사이를 연결하는 배관을 포함하며,
    상기 주입정은 지하수 흐름의 상류측에 위치하고 상기 양수정의 수두와 비교하였을 때 상대 수두가 높고,
    상기 양수정은 상기 지하수 흐름의 하류측에 위치하고 상기 주입정의 수두와 비교하였을 때 상대 수두가 낮은 것을 특징으로 하는,
    충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입정과 상기 열 교환기 사이를 연결하는 배관을 따라, 상기 열 교환기에서의 열 교환을 마친 배출수가 상기 주입정으로 향해서 유동되는 것을 특징으로 하는,
    충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 양수정과 상기 열 교환기 사이를 연결하는 배관을 따라, 상기 양수정에서 양수된 물이 상기 열 교환기로 향해서 유동되는 것을 특징으로 하는,
    충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 양수정에서 양수되는 물의 온도는, 하절기 및 동절기에 12 ℃ ~ 17 ℃로 유지되는 것을 특징으로 하는,
    충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 양수정에서 양수되는 물의 온도는, 하절기 및 동절기에 15 ℃로 유지되는 것을 특징으로 하는,
    충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 주입정으로 배출된 배출수가 상기 주입정 주위의 지하수 흐름에 혼합되어 상기 양수정까지 도달하는데 6 개월 소요되는 것을 특징으로 하는,
    충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주입정으로부터 상기 양수정까지의 거리는, 상기 주입정의 상기 수두와 상기 양수정의 상기 수두의 차이로부터 결정되는 수리전도도와 상기 소요 시간으로부터, 다음의 수학식에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는,
    충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템.

    [수학식]
    거리(L) = (주입정과 양수정 간의 수리전도도) * 소요 시간.
    이때, 수리 전도도의 단위는 cm/s이며, 소요 시간의 단위는 s이다.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 주입정과 상기 양수정 사이의 수리전도도는, 10-4 cm/s ~ 10-5 cm/s인 것을 특징으로 하는,
    충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템.
  9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 배출수는, 상기 주입정과 상기 열 교환기 사이를 연결하는 배관을 통해서 중력 배출되며,
    상기 양수정에는 상기 양수정 내의 지하수를 양수하기 위한 펌프가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    충적 대수층을 이용한 지하수열 활용 저장 시스템.
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