중심심층 지열 히트펌프 시스템은 저탄소 난방 기술로서 ‘쌍탄소’ 목표 달성에 기술적 지원 역할을 한다. 그러나 중심심층 지열 히트펌프의 장기 운영은 주변 토양 온도를 낮추어 지중관 열교환기의 효율을 감소시킨다. 이를 해결하기 위해 태양광, 풍력 및 열 저장 시스템을 결합한 중심심층 지열 히트펌프 시스템(이하 결합 시스템)이 제안되었으며, TRNSYS(순간 시스템 시뮬레이션 프로그램) 플랫폼에서 시뮬레이션 모델을 구축하여 20년 주기로 운전 시뮬레이션을 수행하고 기존 중심심층 지열 히트펌프 시스템과 비교하였다. 연구 결과, 결합 시스템의 평균 토양 온도는 41 ~ 42 ℃를 유지하고, 연평균 시스템 성능 계수와 연평균 히트펌프 성능 계수는 각각 4.38과 6.05에 달하며, 시스템 효율, 소비 전력 및 안정성 면에서 기존 시스템을 능가하였다. 또한 결합 시스템의 연간 평균 발전량은 자체 에너지 소비를 충족할 뿐만 아니라 15.18 MWh의 순전력을 생산하여 운영 비용을 줄이고 경제적 이익을 창출하였다. 연구 결과는 다에너지 보완 지열 히트펌프 시스템의 파라미터 설계에 참고가 될 수 있다.

중심심층 지열 히트펌프; 토양 열평형; 태양광-풍력-축열 연계; 저탄소 난방 기술