[투데이에너지] 21세기는 에너지시대이다. 에너지를 잘 활용하는 것이 경제발전력의 열쇠이다. 자원이 절대부족한 우리나라는 에너지자원을 확보하고 새로운 에너지개발을 위해 전력투구 중이다. 신재생에너지를 개발하고 보급하는 것만큼 기존 에너지를 절약하는 것도 중요하다.
한 보고서에 의하면 현재 한국의 에너지 자원 수입 의존도는 97%, 온실가스 배출 비중은 1.7%로 세계 10위에 있다. 에너지 효율향상 기술 수준은 선진국 대비 60% 수준이며 에너지 원단위는 OECD 국가 평균인 0.201보다 훨씬 떨어지는 0.351이다. 에너지기술 개발사업 중 에너지 효율향상 예산 비중도 일본 50%, 미국 49%의 절반 수준인 24% 수준이다.
자원빈국인 국내의 현실을 생각할 때 에너지 효율 향상 기술 개발에 더욱 관심과 투자가 이뤄져야 할 것이다.
정부의 제1차 국가에너지기본계획(2008~2030) 에서 전략적인 에너지기술개발 프로그램 ‘THE-7 Runners Program (2007~2012)’을 수립했다. 에너지 다소비 기기 중 주요 7대 품목의 고효율화를 위한 집중적인 R&D를 추진하는 것으로 이중 하나가 보일러다.
주택부문은 전체 에너지 사용량 중 약 25 %의 에너지소비 비중을 차지하며 계속 증가할 것으로 전망된다. 우리 진흥회는 가정용가스보일러와 연동해 사용되는 자동온도조절시스템의 에너지절약효과를 파악하고 표준화된 시험방법을 개발하기 위해 지식경제부의 표준기술력향상사업(2009.4.1~2011.3.31)을 수행했다. 표준개발은 보일러제품과 관련부속품의 성능향상, 품질개선이 이뤄질 것이다. 궁극적으로는 에너지절약에 기여할 것으로 기대하며 표준화개발과정을 간략히 소개하고자 한다.
국내 가스보일러 시장과 정책
국내 주택의 난방연료는 목재에서 연탄, 석유, 가스로 대체됐다. 유럽에서 수입된 600여대의 가스보일러가 1980년 중반에 국내에 처음 도입됐다. 이후 1, 2차 오일쇼크에 대한 정부대책과 높은 도시가스보급률로 급속히 신장한 가스보일러는 2000년 이후 생산량은 연간 100만대수준을 유지하고 있으며 전국적으로 약 1,000만여대가 보급돼 있다.
통계청이 집계한 ‘가스보일러 생산량 현황’에 따르면 2010년 119만6,603대를 생산해 16% 증가했으며 수출량은 16만171대로 전년대비 49% 증가했다. 생산량으로는 영국에 이어 세계 2번째다.
1980년대 도시가스가 보급되기 시작한 이래 국내 천연가스의 40%를 사용하며 가정부문 에너지소비의 80% 이상을 차지하는 가정용 가스보일러는 효율관리기자재 품목으로 지정돼 있다. 고효율 가스보일러를 개발하기 위한 업계의 노력으로 에너지절약에 크게 기여한 것으로 평가 받고 있다.
또한 2009년 10월20일 국토해양부는 20세대 이상의 공동주택에서는 열효율 87% 이상의 보일러 의무설치를 정한 ‘친환경 주택의 건설기준 및 성능’을 고시했다. 효율이 낮은 보일러는 시장에서 퇴출시키고 고효율, 친환경 보일러는 적극 권장하는 정부의 의지이다.
국내 주택 난방 구조
우리나라는 전통적으로 바닥 복사난방 방식인 ‘온돌’을 사용해 오고 있다. 온돌기술은 수많은 발전을 거듭해 오면서 주거용 건물에서 때어낼 수 없는 한 요소로서 자리 잡게됐다.
국내 공동주택의 난방방식은 초기에는 개별실 연탄보일러 난방방식을 사용했다. 현재에는 유류나 도시가스를 에너지원으로 하는 개별난방 및 중앙난방(간헐난방), 지역난방방식으로 발전해 왔다.
반면 외국의 경우는 일본과 미국, 독일 등을 중심으로 바닥난방시스템에 관련된 각종 기술개발과 기준을 정하고 있다.
난방용 온도조절 시스템 시장
난방용 온도조절 시스템(각실 온도조절시스템)은 개별 보일러뿐만 아니라 지역난방이 공급되는 공동주택에도 사용되는 난방부속품이다. 에너지절약과 각방을 개별제어하는 편리성 등으로 현재 신규 분양되는 주택의 대부분에서 설치하고 있다.
동 품목도 ‘친환경주택에 관한 고시’에 20세대 이상의 공동주택에 ‘난방용 자동 온도 조절 시스템’ 설치를 의무화했다. 이에 따라 시장이 확대되고 있으며 관련 기술개발과 경쟁도 치열해질 것으로 전망된다.
2008년 기준으로 각실 온도조절시스템의 시장규모는 연간 700억원 규모이며 매년 30% 이상씩 증가할 것으로 전망된다. 향후 공동주택의 공급물량을 매년 30만호, 기존주택의 교체수요를 20만호로 예상할 경우 2014년에는 시장규모가 2,500억원 시장으로 성장할 것이다.
국내에서 생산하는 업계는 (주)에센테크, (주)삼양밸브, 한국하니웰(주), 지멘스(주), 린나이코리아(주), 신한콘트롤밸브(주), (주) 나노켐 등 30여개사이다.
시험방법 표준
난방자동온도조절시스템은 국가의 에너지절약 및 환경 보호 정책에 따라 ‘고효율기자재’ 품목이다. 그러나 고효율 품목의 인증요소인 에너지절약에 대한 성능기준 및 시험 방법이 아직 정해지지 않았다. 따라서 관련 업계에서는 임의로 실험을 수행해 에너지절약의 우수성을 홍보하고 있다.
소비자 입장에서는 업체에서 홍보하는 수치를 그대로 믿기도 어려울 뿐만 아니라 자칫 과장광고로 제품의 신뢰성을 떨어트릴 수 있다. 따라서 이번에 개발된 에너지절약성능 기준과 시험방법으로 고객의 신뢰성을 확보할 수 있을 것이다.
난방자동온도조절밸브(KS B 6612)표준은 1994년에 제정됐다. 표준 제정 당시 유럽에서 사용되고 있는 방열기용 자동온도조절기(모세관식)를 대상으로 KS에 반영했다. 2006년 개정은 국내에서 보급되고 있는 전동모터를 이용한 방식 등을 추가하였다. 2008년은 표준의 범위에 온도조절기, 제어기, 구동기 및 밸브를 포함하고 있어 표준명을 ‘난방자동온도조절 시스템’으로 개정했다.
표준화 연구의 목적에 적합한 시험실과 계측장비, 시험방법을 설정하는 것이 중요하다. 시험실은 건물내부에 68m2 규모(전용면적)의 시험실로 대한주택공사의 온돌난방에 관한 기준 및 설계지침, 그리고 시방서에 따르는 것으로 했다. 시험실은 기존건물 내부에 구축해 실외의 온도를 일정하게 유지하기 위해 공조기를 설치했다.
시험실은 일반적인 가정의 사용공간을 가정해 전체 4개의 실(거실, 실1, 실2, 실3)으로 구성했다. 난방면적은 보편적으로 사용되고 있는 공간면적을 채택했다. 배관의 길이는 과거 70m 정도에서 최근 100~150m까지 설치가 가능해 최대 110m 길이로 했다.
온돌을 이용한 복사 난방은 실별내 공간에서 손실되는 열량을 바닥패널에서 효과적으로 방열해 동일한 수준으로 열량을 공급해야 한다.
이를 위한 복사 난방은 온수를 가열하거나 공급온도를 조절하기 위한 열원시스템(열원)과 세대내 실별로 적정 온수유량을 공급하기 위한 온수분배기, 그리고 방열을 위한 패널(룸)과 실온을 설정해 온수공급을 제어하는 제어기로 구성했다.
열원은 바닥 난방에 매설된 배관에 설정한 온도의 난방수를 공급하기 위햐 난방부하를 고려한 적절한 용량의 가스보일러를 설치했다. 또한 지역난방의 경우와 같이 일정온도의 난방수를 공급하기 위해 실험의 수행에 충분한 용량의 항온수조를 설치했다. 시험결과 시료에 따라 에너지절약율은 개별난방인 경우 8~11%, 지역난방인 경우 4% 정도의 절약 효과가 있는 것으로 나타났다.
맺음말
이번 표준화 연구는 주택에서 사용되는 난방온도조절시스템의 상황을 가정해 정했다. 향후 많은 연구를 통해 보완, 수정할 예정이다. 가스보일러의 효율측정 방법이 20여년 동안 지속적으로 개발됐지만 아직도 개선할 부분이 있듯이 동 표준도 계속 진화할 것으로 보인다.
선진국에서는 주택의 난방효율을 향상시키기 위해 많은 투자와 노력을 하고 있다. 유럽의 경우 가스보일러의 효율표시를 위해 실제 운전환경인 부분부하 및 전부하를 반영한 효율상태로 등급을 구분하거나 실제 사용상태를 가정한 연간효율기준(SEDBUK)으로 표시하고 있다.
최근에는 보일러 제품의 효율개선과 더불어 난방을 구성하는 배관, 제어장치, 방열기 등을 하나의 시스템으로 파악하고 실제 사용효율 측정 기법을 개발하고 있는 중이다.
이에 따라 국내도 고효율의 가스보일러 제품 개발과 더불어 난방시스템의 성능개선을 위한 방법을 조사, 연구해야 한다. 선진기준과 부합하면서 국내 주택구조환경에 적합한 표준개발이 국가 경쟁력의 새로운 원동력이다.
