[가스신문=정두현 기자]

국내 가정용 가스보일러도 글로벌 ‘그린化’ 대열 참여

최근 전 세계적으로 보일러의 배기가스(CO, NOx) 배출 저감은 환경문제의 핵심 변수로 지목되고 있다. 유럽연합(EU), 미국, 중국, 한국 등 세계 각국에서 질소산화물과 이산화탄소 규제가 가시화되면서 이에 따른 고효율·친환경 가스보일러 개발도 강력히 요구되고 있다.

영국, 독일, 네덜란드, 이탈리아 등을 포함한 유럽연합의 경우 2005년 에너지 사용기기에 관한 ‘Eco-Design Directive’ 제도를 도입하면서부터 가정용 가스보일러의 효율과 친환경성 제고를 적극 장려해 왔다. 특히 지난 2015년 9월에는 ‘ErP 2015 Directive’ 시행으로 최저 효율 86% 이상의 콘덴싱 가스보일러 설치가 의무화 되면서 에너지사용기기의 효율·친환경 규제가 정점에 다다른 상황이다.

미국은 현재 연간효율(AFUE)이 85% 이상인 고효율 가스보일러에 대해서 ‘에너지스타(Energy Star)’ 마크를 부여하고 있으며, 2009년 1월부터는 연간효율이 90% 이상인 콘덴싱 보일러에 대해서는 설치비용의 30%에 해당하는 보조금을 정부가 지원하고 있다.

따라서 유럽과 미국을 비롯한 글로벌 콘덴싱 가스보일러 시장을 주도하기 위해서는 초고효율 ‘그린(Green)’ 콘덴싱 가스보일러 개발은 필수전제 조건이다.

국내 가스보일러 제조업계도 콘덴싱 가스보일러 기술 수준을 세계 선진 반열로 올라서기 위해서는 열효율 91% 이상의 고효율성, 저NOx 1등급(배출량 20ppm 이하)의 친환경성에 콘덴싱 응축수 배출 안전성까지 다각적인 기술역량 확보가 필요한 상황이다.

이러한 가운데 환경부는 2차 수도권 대기환경 기본계획에 따라 내년부터 현행 30ppm(2015년 시행)에서 20ppm으로 가스보일러 질소산화물 규제를 강화한다는 계획이다.

여기에 현재 전국 지자체가 콘덴싱 가스보일러 설치 시 대당 16만원의 보조금을 지급하는 지원사업 전개를 통해 친환경 보일러 보급 확산의 불씨를 당기고 있다.

이에 가정용 가스보일러업계는 저녹스버너(메탈화이버버너)가 적용된 친환경 가스보일러 신제품 개발에 적극 나서고 있다. 관련 업계에 따르면 이미 환경부가 예고한 질소산화물 규제 강화안에 부합한 친환경 제품이 시중에 보급되고 있을 정도로 기술 수준이 성숙한 상황이다.

하지만 최근 가스보일러 NOx 배출허용치를 15ppm으로 적용한 중국의 사례와 같은 가스보일러에 대한 글로벌 환경규제가 이어지고 있어 보일러업계의 저녹스기술 개발 지속성이 요구되고 있다.

보일러 제조업계 관계자는 “보일러업계는 점차 강화되는 녹스 배출규제에 부합한 가스보일러 모델 개발에 박차를 가하고 있다”라며 “국내 보일러업계의 친환경보일러 사업 타게팅은 내수시장 보다는 중국, 북미 등 해외시장에 초점이 맞춰져 있어 머지 않아 질소산화물 배출기준 10ppm대의 초고효율 기술개발도 가능할 전망”이라고 덧붙였다.

저녹스 구현의 핵심 ‘메탈화이버(metal fiber)버너’

저녹스 보일러는 한국환경산업기술원의 환경표지인증을 받은 제품으로 배기가스로 버려지는 높은 온도의 열을 흡수·재활용 함으로써 질소산화물 발생을 77% 이상 줄이고, 열효율도 5%이상 높일 수 있다.

‘메탈화이버버너(metal fiber burner)’는 금속섬유를 이용해 평면 예혼합 화염을 형성시키는 버너다. 가스보일러에서 배출되는 질소산화물 및 일산화탄소 등 대기환경 유해물질을 획기적으로 저감시킬 수 있는 저녹스 핵심기술이기도 하다.

이 버너는 평면화염 형태로서 상향, 하향, 측향 어느 위치에서나 안정된 화염 형태를 유지하고, 다양한 모양과 크기로 버너 제작이 가능해 가정용 가스보일러에 주로 적용되고 있다.

메탈화이버버너의 또 다른 특징은 ‘표면 연소’로, 재래식 버너와 달리 열원 표면 전체에 골고루 화염을 분사한다. 화염의 높이는 1mm 미만(적염(赤炎))에서 고온이 요구되는 고유량의 청염(靑炎)에서는 평균 10mm 가량이다.

이 밖에 균일 가열로 가열시간을 일반버너 대비 약 70% 이상 줄일 수 있으며, 700~1600℃의 범위로 효과적이고 안정적인 온도 조절이 가능하다.

특히, 버너 연소효율과 직결되는 턴다운비(TDR, Turn Down Ratio)는 최대 15:1 까지 가능하다. 턴다운비는 버너의 저연소와 고연소의 범위에서는 자유롭게 연소량의 조절 범위를 일컫는다. 일반적으로 오일버너는 턴다운비가 3~5:1, 가스버너는 연료 특성상 7~10:1 정도로, 버너 연소량의 조절 범위가 넓어 조업 조건에 따라 효율적인 연소가 가능하다. 따라서 제어에 따라 질소산화물 배출량이 최대 10ppm에 가까운 고성능을 보인다.