[투데이에너지 홍시현 기자] 시대가 변할수록 기술도 하루가 다르게 진보하고 있다. 이러한 기술은 제품의 소형, 고성능, 고효율화로 초점이 맞춰 진행돼 왔다.

이러한 제품들이 결합된 시스템 역시 예전과는 비교도 할 수 없을 정도의 눈부신 발전을 가져와 앞으로도 기술 진보에 대한 우리 모두의 관심이 집중되는 이유이다.

, 여름, 가을, 겨울 4계절이 분명한 우리나라지만 이상기후로 봄과 가을이 줄어들면서 냉난방을 하는 기간(시간)이 늘어나고 있다. 본격적인 동계로 접어들면서 가정 및 건물에서 난방기기가 분주히 돌아가고 있다.

난방의 종류로는 장소에 따라 개별난방·중앙난방·지역난방으로, 열매의 종류에 따라 증기난방·온수난방·온풍난방으로, 열의 이동에 따라 직접난방·간접난방·대류난방·방사난방으로 나뉜다. 주택은 개별난방, 아파트와 빌라 등 공동주택은 과거 중앙난방을 하는 곳이 많았으나 현재는 중앙난방을 개별난방으로 변경하거나 처음부터 개별난방으로 짓고 있다. 그러다보니 집 내외부에 보일러실이 마련됐다.

난방을 하기 위해서는 난방기기의 열원인 연탄, 석유, 도시가스, 전기 등이 있어야 한다. 우리나라는 어느 나라보다 뛰어난 도시가스의 배관망으로 일부 지역을 제외한 많은 지역에서 도시가스 위주의 난방이 이뤄지고 있다.

난방시스템 변화의 움직임

현재와 같은 난방시스템이 언제까지 갈지에 대해서는 미지수다. 화석 연료로 인한 온실가스 문제에 대해 세계 각국의 규제 움직임이 본격화되고 있으며 우리나라 역시 세계적인 추세에 맞춰 나아가고 있다.

업계와 학계에서는 같은 열원을 사용하더라도 보다 높은 효율과 친환경적인 기기 개발에 주력하고 있다. 동시에 동일 효율의 제품을 보다 컴팩트하게 만들고 있다.

향후에는 보일러실이 따로 존재하지 않고서도 난방이 가능할 수 있을 것으로 보고 있다. 예로 연탄과 석유로 하는 난방의 경우 연료를 저장하기 위한 공간이 필요했으나 도시가스 사용이 늘어나면서 연료를 저장할 공간이 사라졌으며 안전도 개선됐다.

콘덴싱보일러의 전환 속도 빨라져

최근에는 일반 가스보일러에서 콘덴싱보일러로의 전환이 빠르게 진행되고 있다. 정부와 지자체 차원에서도 콘덴싱보일러 보급을 적극 추진하고 있다. 새롭고 획기적인 방식의 보일러가 나오기 전까지는 콘덴싱보일러가 대세를 이룰 것으로 보인다. 여기에 부수적으로 IoT기술이 접목된 편의기능이 첨가되고 열교환기 등과 같은 부품의 소형화로 전체적으로 기기의 컴팩트화가 이뤄질 것으로 기대된다.

1988년 국가 에너지의 효율적인 사용과 환경 보호를 위해 아시아 최초로 콘덴싱보일러를 개발한 우리나라는 지속적인 기술 개발을 통해 콘덴싱보일러의 진화를 이끌고 있다.

특히 콘덴싱 기술을 기반으로 더욱 효율적이고 친환경적인 제품 개발에 집중하는 동시에 상업용시장 등 새로운 부분으로 그 영역을 확장해 나가는 중이다.

최근에는 IoT기술을 접목해 소비자 편리성을 크게 향상시켜 보일러의 스마트 시대를 열고 있다. 전통적으로 열효율 등 기술적 특성에 편의성으로 단순 난방에서 벗어난 새로운 패러다임을 제시하고 있다.

전기를 이용한 난방시스템

가스 이외에도 전기로 하는 난방기술도 확보하고 있다. 국책과제로 개발된 가정용 전기발전보일러도 새로운 미래형 난방시스템으로서의 가능성을 열었다.

2013년 세계에서 네 번째로 가정용 전기발전보일러는 콘덴싱보일러와 스털링엔진을 하나의 몸체로 결합해 온수와 난방을 위해 사용한 열을 스털링엔진이 회수·재활용해 전기를 생산한다.

에너지효율이 높고 대기오염 물질 저감효과가 크며 발전효율이 15%, 종합효율이 97%에 달해 연간 25%의 에너지를 절감할 수 있다.

또한 기존 보일러와 크기가 유사하고 이용하고 있던 보일러를 대체해 설치하는 것만으로 사용이 가능해 보급이 쉽다. 다만 아직까지 홍보가 부족해 잘 알려지지 않아 수요가 적어 높은 가격이라는 한계를 넘어야 한다.

실제로 에너지 효율성과 친환경성을 인정받아 서울시의 가정용 전기발전보일러 보급사업 대상으로 선정돼 지난 2014년부터 9개월간의 실증사업을 거쳐 2016년부터 국공립 복지시설을 중심으로 가정용 전기발전보일러 보급사업이 진행됐다. 향후 2020년까지 1만대를 보급할 예정이다.

유해성 제로, 면상발열체

▲ 면상발열체를 이용한 전기보일러.
기존 난방시스템의 변화를 이끌 기술들이 하나둘씩 개발되며 관심을 받고 있다. 그중 면상발열체를 이용한 난방시스템은 탄소를 이용해 여러 난방기구의 장점을 망라한 혁신적인 난방방식으로 평가받고 있다. 최근에는 상용화를 앞두고 실증시험에 들어갔다.

면상발열체는 약한 전기에너지를 이용해 전기저항을 갖는 발열체를 매개로 우수한 열량 확보가 가능한 아주 경제적인 미래형 에너지분야의 기술로 일반 생활에서 농·산업용으로 다양한 응용성을 가지고 있다.

탄소의 특성을 활용함으로서 단순한 열의 개념이 이상의 가치를 지닌다. 전자파를 흡수하고 적정습도를 유지, 악취를 제거하는 등 인체 건강의 유익한 효과가 있는 것으로 나타났다.

또한 기존 화석 연료를 대체하는 높은 경제성과 환경 보호 측면에서 잠재적 미래형 난방시스템으로의 가능성을 보여주고 있다. 아직은 초기 단계로서 더 많은 기술적 진보와 활용도에 주목되고 있다.

무한 가능성, 신재생에너지

신재생에너지원을 이용한 다양한 방식의 난방방식도 크게 늘어나고 있다. 집 지붕 위에 태양열 집열판을 설치한 주택을 흔히 볼 수 있다. 이른 바 태양열주택은 지붕 위에 설치된 집열판에서 태양열을 받아들여 그 열로 난방을 해결한다. 햇빛이 집열판에 닿으면 태양에너지가 열로 바뀌고 파이프의 온도가 올라가 물을 가열한다. 가열된 물은 공기로 바꿔 순풍장치를 통해 따뜻한 공기를 제공하며 식은 공기는 집열판으로 올라가 태양열로 다시 가열된다.

땅 속의 일정한 온도를 이용하는 지열 난방시스템도 이미 활용되고 있다. 지열에너지는 지구 자체가 가지고 있는 에너지이므로 굴착하는 깊이에 따라 잠재력이 무한하다. 온천 등의 관광 자원이나 난방의 열원 등으로 직접 이용되는 경우가 늘어나고 있다.

기술적 한계, 연구는 진행 중

과거 상상했던 기술들이 현실화가 되듯이 기술은 하루가 다르게 변하고 있다. 우리가 사용하고 있는 난방시스템도 시나브로 변화하고 있다.

미래형 난방시스템에서 분명한 것은 화석 연료의 대한 의존도는 낮아진다는 것이다. 즉 신재생에너지에 대한 활용도가 높아진다는 점이다. 또한 이를 활용하는 난방기기 역시 보다 컴팩트해지면서 고효율 및 친환경을 지향한다. 콘덴싱보일러의 열효율은 90% 중후반으로 기술적 한계에 도달했다고 전문가들은 평가하고 있지만 신재생에너지를 활용하는 난방시스템에서의 효율 개선의 가능성은 농후하다.

정부가 추진 중인 친환경에너지타운과 제로에너지빌딩 등과 같이 자가 에너지생산 및 소비를 위해서는 새로운 난방시스템, 기존보다 적은 열원을 투입해 현재보다 높은 효율을 창출할 수 있는 기술 적용이 멀지 않았다고 보고 있다. 또한 일반 가정에서는 초소형 기기로 난방을 가동할 수 있어 보일러실이 사라질 수 있다는 의견도 나오는 이유다.

난방시스템의 변화를 위해서는 넘어야 할 산은 많다는 것은 분명한 사실이다. 일부에서 이러한 기술들이 경제성에 다소 부족하다는 지적이 제기되고 있다. 하지만 이러한 지적은 현재의 기술에 대한 한계의 지적일 뿐 이러한 한계를 넘어서기 위한 연구가 지금도 진행되고 있다.

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