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우량기업 성장 비법?···"무모할 만큼 공격적인 R&D"

[기업탐방]넥스지오, 지열발전 기업에서 CO₂ 지중저장까지 국내 기술력 확보
"도전과 모험 즐기는 기업, 다음세대를 위한 지오테크놀로지 실현해 나갈 것"
넥스지오 기반사업부문 사장인 윤종열 박사는 기업의 강점으로 R&D 투자를 꼽았다. <사진=박은희 기자>넥스지오 기반사업부문 사장인 윤종열 박사는 기업의 강점으로 R&D 투자를 꼽았다. <사진=박은희 기자>

포항에서 국내 최초로 땅속 온도를 이용해 전력을 생산하는 작업이 한창이다. 

지하에 존재하는 열에너지인 지열은 풍력, 태양열과 달리 기후의 영향을 받지 않는 안정적인 에너지다. 원전처럼 지진으로 인한 안전사고의 우려도 전혀 없다. 그럼에도 지열을 이용한 전력 생산은 그동안 시도조차 되지 않았다. 

지열발전은 인도네시아나 필리핀 등 화산지대 국가에서 주로 이뤄지는 만큼 비화산지대인 국내는 사정이 다르기 때문이다. 불가능한 기술로만 여겨졌지만 최근 국내 중소기업이 이를 가능케 하고 있다. 

지열에너지 자원 전문기업으로 이름을 당당히 알리고 있는 넥스지오(대표 윤운상). 지난 2001년 '다음 세대를 위한 지오테크놀로지(Geotechnology)' 창출로 목표로 설립한지 15년 만에 국내 최초로 지열발전소 건립에 앞장서고 있다. 

넥스지오가 지열 기술을 주 무기로 삼아 우량기업으로 성장할 수 있었던 데는 지난 10년 넘게 공격적인 기술 투자가 있었기에 가능했다. 2007년부터 꾸준히 지하수열을 직접 이용하는 개방형 지열냉난방 기술을 개발해 2010년 한국에너지기술평가원이 수행하는 'MW급 지열발전 상용화 기술개발 사업'에 주관기업으로 참여하게 됐다.  

이후 넥스지오는 100억원 이상의 R&D 자금을 투자, 자체 기술인 인공저류층 생성기술(EGS)을 개발하고 국내 지열발전사업을 창출해 냈다.  

기반사업부문 사장인 윤종열 박사는 "4km 이상의 심도에서 암반 내 균열을 확장해 인공지열 저류층을 생성하는 기술을 개발한 것은 사운을 건 도전과도 같았다"며 "독일, 프랑스 등 유럽 일부 국가에서 처음 개발 활용된 기술로 비화산지대 국가에서도 지열을 이용한 발전이 가능함을 보여준 계기가 됐다"고 말했다. 

이어 그는 "현재 포항에서 건설 중인 지열발전소는 국내 최초의 지열발전소임과 동시에 아시아 최초로 EGS 기술을 적용한 사례로 기억될 것"이라고 강조했다. 

지열발전 불모지에서 가능성을 제시한 넥스지오는 4350m 심도의 지열발전정 설치를 완료했으며 170도 이상의 지열 자원을 확보하는 쾌거를 거뒀다. 

"심부지열을 활용해 발전기 터빈을 돌려서 전기를 생산하기 위해서는 기본적으로 충분한 온도와 유량이 확보돼야 합니다. 화산지대 국가에서는 2km 내외의 심도에서 증기를 생산할 수 있지만 비화산 지대에서는 발전에 필요한 온도를 확보하기 위해서는 4km 이상의 심부시추가 진행돼야 하죠. 그런데도 유량 확보가 어려워 인공적으로 균열을 생성시키고 지열수를 순환시켜 지열원을 확보했습니다." 

◆ 지열발전 기업이 CO₂ 지중저장 연구에?···"경험과 기술력 충분" 

 CO₂ 지중저장 연구개발 관련 시추 관련 자료(좌)와 현장사진. <자료=넥스지오 제공> CO₂ 지중저장 연구개발 관련 시추 관련 자료(좌)와 현장사진. <자료=넥스지오 제공>

지열발전 기업으로 우뚝 선 넥스지오는 또 다른 분야에 모험을 즐기고 있다. CO₂ 지중저장 연구개발에서 넥스지오의 경쟁력을 십분 발휘하고 있다. 

넥스지오는 지난 2012년부터 KCRC(한국이산화탄소포집및처리연구개발센터)가 추진하고 있는 육상 파일럿 CO₂ 지중저장 실증 연구에 참여하고 있다. 

CO₂ 지중저장은 땅속 깊은 곳에 CO₂를 주입해 안정하게 저장하는 기술로 국내에서는 처음으로 시도되는 연구다. CO₂ 저장소를 위해서는 지하 800미터 이상을 들어가야 하는 만큼 지열발전에 쓰이는 심부 시추 및 설계/완결기술이 필요했다. 넥스지오의 기술력과 경험 등이 CO₂ 지중저장 연구개발에 활용되기에 충분했던 것. 

윤 박사는 "MW급 지열발전 과제는 지열발전의 불모지인 국내에서 처음으로 시도한 도전이고 모험이었다면 KCRC가 전담하는 이산화탄소 지중저장 사업은 지열발전 연구과제에서 축적된 심부 시추기술을 타 분야에 활용할 수 있는 하나의 방안"이었다"며 "CO₂ 지중저장 과제는 그동안 개발한 기술의 현지화에 중점을 뒀다"고 말했다. 

KCRC의 연구 목표는 'CO₂ 지중저장 및 모니터링 핵심기술을 활용한 파일럿 규모 육상 지중저장소의 확보 및 CO₂ 거동/분포 모니터링의 실증'. 이에 넥스지오는 물론 한국지질자원연구원, 연세대 등 산·학·연 11개 기관이 함께 했다. 

넥스지오는 CO₂ 지중저장을 위해 시추공 설계부터 완결기술까지 자체적으로 개발했다. 시추공을 설계하는 것은 국내 첫 시도로 도전 그 자체였다. 국내에 없는 자료는 해외 사례를 활용하고 그마저도 부족한 부분은 해외 석유 업체의 컨설팅을 받으며 시추공 설계를 완성했다. 

"시추공 설계까지 꼬박 1년이 걸렸습니다. CO₂ 지중저장을 위한 시추공 설계는 국내에서 처음이라 그간 지열발전 시추 사업에서 쌓은 경험을 활용하고 전문가들의 의견도 받았어요. 시추대상 지층의 특성도 파악해야 정확한 설계를 할 수 있어서 물리탐사 등의 자료도 검토해 설계에 반영했어요."

시추공 설계에 이은 관측정 시추는 포함에서 진행한 MW급 지열발전 시추 경험을 그대로 살렸다. 지열발전은 4000미터 이상을 시추해야 하지만 CO₂ 지중저장 시추는 1000미터 내외를 시추하면 된다. 세부적인 조건이 다를 수 있지만 기본원리는 비슷했기에 가능했다. 

넥스지오는 시추공 설계부터 완결기술까지 획득. CO₂ 지중저장을 위한 주요 기술의 대부분을 국내 기술로 확보할 수 있게 됐다. 

"일반적인 시추공은 크기가 3.5인치 정도지만 이산화탄소 지중저장의 주입정이나 관측정은 이산화탄소와 센서 등이 삽입돼야 하는 만큼 8인치 정도로 큰 편입니다. 더욱이 이산화탄소가 오랜 시간 땅속에서 안정적으로 머물 수 있도록 관측정과 주입정의 구조적 안정성, 밀폐성을 확보하는데 주력했죠. 이 모든 요소들을 국내 기술로 자립했다는 데 의미가 있습니다."

관측정에 이어 CO₂를 넣을 주입정을 안전하게 시추하고 CO₂를 주입해 저장소 운영까지도 맡을 예정이다. 

윤 박사는 "주입정을 완결하면 내년 초에 이산화탄소를 주입하고 2년 동안 저장소를 운영 및 관리하게 된다. 운영·관리 매뉴얼도 작성해 나갈 계획"이라며 "API 기준에 부합한 시추공 완결기술을 확보한 만큼 경쟁력을 갖고 국내외 유관분야로 진출해 나갈 예정"이라고 밝혔다. 

넥스지오의 도전은 멈추지 않을 전망이다. "넥스지오의 목표는 다음세대를 위한 지오 테크놀로지를 실현하는 것입니다. R&D를 통해 우리가 갖고 있는 지반 기술과 정보 기술을 끊임없이 진보시켜 나갈 계획입니다."

윤 박사는 넥스지오의 미래에 대해 "꾸준한 R&D를 통해 지반 기술과 정보 기술을 끊임없이 진보시켜 나갈 것"이라고 강조했다. <사진=박은희 기자>윤 박사는 넥스지오의 미래에 대해 "꾸준한 R&D를 통해 지반 기술과 정보 기술을 끊임없이 진보시켜 나갈 것"이라고 강조했다. <사진=박은희 기자>

윤 박사가 직원들과 함께 넥스지오의 주요연구내용에 대해 논의하고 있다. <사진=박은희 기자>윤 박사가 직원들과 함께 넥스지오의 주요연구내용에 대해 논의하고 있다. <사진=박은희 기자>
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