NOx 배출 20ppm 이하 ‘1등급 친환경 보일러’ 대중화

2020년부터 보일러 NOx 배출최대치 60ppm
흡수식도 규제 대상 포함 꾸준한 기술개발 필요

‘2030 미세먼지 종합대책’ 기기분야에 적용되는 규제는

정부의 미세먼지 종합대책 로드맵 발표로 환경규제를 대폭 강화하는 정책 기조가 정립되면서 환경부는 대기오염 유발 물질, 즉 질소산화물과 온실가스 배출 감축을 위한 대기환경보전법 시행규칙 개정에 대대적으로 나서고 있다.

서울연구원이 지난 2016년 발표한 ‘초미세먼지 상세모니터링’ 연구 결과에 따르면 수도권 미세먼지 배출 비중은 △난방·발전 분야 39% △자동차 배기가스 25% △건설기계 12% 순으로 난방발전시설이 최다 배출원으로 밝혀진 만큼, 보일러, 흡수식 등 중대형 냉난방시설에 대한 NOx 배출규제의 필요성이 재조명되고 있다.

이에 정부는 최근 NOx 배출허용치 강화 및 대기오염물질배출시설 관리대상 확대 등을 골자로 산업 분야 미세먼지 감축 방안을 수립하는 추세다.

대표적으로 다가오는 2020년부터 산업용·상업용 가스보일러에 대한 질소산화물 배출 허용기준이 대폭 강화된다. 환경부가 최근 입안한 대기환경보전법 시행규칙 개정안에 따르면 가스를 사용하는 업소용‧산업용 보일러의 경우 2014년 12월 31일 이전 설치된 노후 제품이 NOx 배출치 60ppm 이하(현행 150ppm 이하)로, 2015년 1월 1일 이후 설치된 신규모델은 40ppm 이하(현행 60ppm 이하)로 강화된다.

아울러 흡수식 냉온수기도 보일러와 함께 대기오염물질배출시설 관리대상에 신규로 포함돼 저녹스 가스버너 부착이 의무화될 예정이다. 흡수식의 경우 설비용량 123만8000kCal/hr(409usRT) 이상의 대용량 제품에 대해서 우선 질소산화물 배출규제가 적용되며, 향후 흡수식에 대한 저녹스 규제범위는 단계적으로 확대될 것으로 보인다.

더욱이 내년부터 사업장에 대해 질소산화물 배출 부과금을 부여하는 제도가 도입된다. 2019년부터 2020년까지 kg당 1050원, 2021년부터 2022년까지 1598원, 2023년부터 2103원의 부과금이 단계적으로 적용되며, 이에 따라 사업주는 단순히 저녹스 시설을 운용하는 것 이상으로 저녹스 성능이 높은 제품을 설치해야 하는 과제를 떠안게 됐다.

환경부 관계자는 “질소산화물 등 대기오염물질 배출허용기준은 업계 저녹스 기술력 등을 고려해 단계적으로 규제를 강화해왔다”며 “통상 5개년 단위로 보일러 등 가정용·산업용 난방기기에 법적으로 적용되는 NOx 배출허용치를 변경해왔고, 앞으로도 미세먼지 감축이라는 큰 틀 안에서 대기오염물질 배출시설에 대한 환경규제는 지속될 것”이라고 덧붙였다.

기기업계 ‘저녹스 기술’ 어디까지 왔나

이렇듯 산업계 전방위적인 환경규제 강화로 인해 질소산화물 배출량 저감 성능 즉, 저녹스 연소기술을 확보하는 것이 기기제조업계의 새로운 기술 화두로 떠오르고 있다.

특히, 저녹스 연소기술의 핵심이라 할 수 있는 저녹스 가스버너는 연소 시 화염온도, 산소농도 조절 등으로 질소산화물 발생을 억제하고 연소효율을 증대시킨 고성능 버너다. 일반 가스버너를 저녹스 버너로 교체하면 질소산화물 발생량 최대 77.4% 저감되며, 연료비도 2~10% 절약된다.

한국환경공단에서 저녹스버너의 교체 효과를 분석한 결과, 가스용 일반버너를 저녹스 가스버너로 교체할 경우 평균 53%(77ppm ⇒ 36ppm)의 질소산화물 저감효율이 있는 것으로 조사됐다.

현행 저녹스버너 인정기준은 환경부가 지정한 대기환경오염물질인 NOx(질소산화물)과 CO(일산화탄소)의 배출허용 최대치로 규정돼 있다. 연료에 따라 △LNG버너- NOx 40ppm 이하, CO 120ppm 이하 △LPG버너- NOx 50ppm 이하, CO 배출 120ppm 이하로 구분된다.

인정검사는 보일러 부하율 50±5%에서 100±5%까지 6단계로 나눠 연속측정한 대기오염물질 배출량을 산출하는 방식이며, 이를 근거로 버너의 인정기준 부합 여부가 결정된다.

저녹스버너 인정검사 업무를 맡고 있는 환경부 산하 한국환경공단에 따르면 지난 8월 현재 총 310개 모델의 저녹스버너가 시중에 보급되고 있다. <표 참조>

사용연료별로 살펴보면 LNG 203건, LPG 92건, 경유 9건, 등유 5건, 벙커C유 1건 등으로 가스식 제품이 총 295건으로 무려 95.2%의 높은 비중을 보이며 타 연료를 압도했다.

버너의 성능을 가늠하는 핵심 잣대인 NOx 배출량은 부하율(50~100%) 6단계의 평균값 기준으로 최저치가 7.25ppm, 최대치가 53.6ppm으

로 20ppm 이하의 고성능을 보유한 저녹스 버너가 현재 등록된 전체의 8.4%에 해당하는 26개 모델인 것으로 파악된다.

따라서 이미 국내에선 북미, 유럽 등 해외 버너 선진국 가스버너 제품과도 견줄 수 있는 NOx 배출량 10ppm 미만의 초저녹스 기술도 확보된 상황이다.   

이 밖에 최근 탄소배출권거래제 시행으로 최근 버너 설치·교체 시 핵심 고려사항으로 부각되고 있는 CO(일산화탄소) 배출량은 최저치가 0ppm, 최대치가 36.4ppm이다.  

현재 저녹스 가스버너를 제조, 보급하는 업체는 수국, 청우지엔티, 한국미우라공업, 부-스타, 대열보일러, 발트코리아, 대림로얄이엔피, 흥국공업, 범양써머텍, 한국코로나, 동광보일러, ㈜귀뚜라미, ㈜덕인, 인피디아, 정상테크, 조일특수보일러 등 16개사다.

한편, 정부 지원으로 설치되는 저녹스버너 연간 보급실적은 정부의 버너 설치지원 사업 확대로 지난 2009년 1943대로 정점을 찍은 이후 연평균 1500대 가량으로 누적 보급대수는 2015년 기준 1만대를 넘어섰다.

환경부에 따르면 6,180대(2006~2011년 누적 보급량 기준)의 저녹스버너를 보급할 경우 연간 질소산화물 2,805톤, 이산화탄소 301,056톤, 연료 44,522,412N㎥가 각각 저감된다. 특히, 저녹스버너 보급에 따른 연료 저감량은 교체 보일러의 대부분을 차지하는 LNG(2011년도 한국가스공사 산업용 동절기 기준가 679.3원/N㎥)를 기준으로 약 302억원의 경제적 가치로 환산되는 것으로 나타났다.

저녹스버너 제조업계 관계자는 “국내에서도 저녹스버너 시장이 점차 확대되면서 초고효율 제품을 제작하는 신규업체가 생겨나고 그에 따른 저녹스 기술도 고도화되고 있다”며 “현재 국내에서 보급되는 가스버너의 NOx 저감 성능은 이미 미국과 유럽에 버금가는 수준에 이르렀다”고 말했다.

가정용 가스보일러업계에서도 친환경 ‘메탈화이버버너’ 적용을 통해 저녹스 1등급 제품들이 쏟아지고 있다. 저녹스 1등급 가스보일러는 NOx 배출량이 20ppm 이하다.

친환경 기기로 주목받고 있는 ‘콘덴싱’ 보일러가 대표적 사례이며, 이는 한국환경산업기술원의 환경표지 인증을 받은 제품으로 배기가스로 버려지는 높은 온도의 열을 흡수·재활용하는 원리로 가동된다.

보일러사들은 저마다 저녹스 1등급을 달성한 콘덴싱보일러 모델을 보유, 국내 시판 중인데 현재 북미, 중국 등 해외수출을 위해 NOx 배출 15ppm 이하의 초저녹스 제품 개발에도 박차를 가하고 있는 것으로 전해지고 있다.   

심지어 최근에는 콘덴싱이 아닌 일반 가스보일러에 저녹스 성능을 추가한 제품도 출시되고 있다. 지난 2015년부터 저녹스 일반 보일러를 보급 중인 귀뚜라미보일러는 일반 가스보일러로는 국내 최초로 저녹스 1등급을 달성한 신제품을 출시하며 친환경 보일러의 내수시장 확대 가능성을 제시한 바 있다.  

업계 관계자는 “정부의 환경규제가 꾸준히 강화될 것으로 전망되면서 국내 기기 제조사들의 핵심 과제는 고성능의 제품 개발 이상으로 ‘저녹스’라는 수식어가 필수인 제품을 개발해야 하는 패러다임으로 전환되고 있다”며 “결국 앞으로는 냉난방기기의 효율보다 저녹스 성능을 얼마나 잘 홍보하느냐가 관건”이라고 말했다.

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산업용 저녹스버너 전문기업 ㈜수국

9ppm대 초저NOx 기술로 글로벌 시장 공략

‘SULX 가스버너’ 보급으로 산업현장 대기환경 개선

㈜수국(공동대표 하태호, 박재언, 이종태)은 1982년 설립된 연소기기 전문기업으로 가스버너 국내시장 점유율 1위, 환경부 저녹스버너 지원사업 점유 1위, 동종업계 내 조달청 최대 납품실적 보유 등 국내 연소기업계에서 독보적인 족적을 남기고 있다.

이 회사는 경기도 이천시에 본사가 있고, 경기도 광주시에 제조공장과 영업‧기술 본부를 별도로 뒀다. 지난해 기준 연매출 264억원을 올리며 중견기업으로 성장가도를 타고 있으며, 연소기기 기술개발에 지속적으로 투자를 단행하며 세계적인 기술력을 확보했다.

수국의 핵심기술 사업은 ‘저녹스(NOx)버너’다.

수국은 환경 친화적 연소기술이 미래 가스버너 시장의 새로운 패러다임으로 자리매김할 것으로 내다보고 일찍부터 저NOx버너 연구개발에 주력, 2001년 한국에너지기술연구원과 공동 연구한 ‘중유용 저NOx버너’ 제작기술을 시작으로 국내 친환경버너 사업을 지속해왔다.

현재 국내외 버너시장이 모두 저NOx 제품으로 대체되고 있는 만큼, 주력제품인 저NOx 가스버너의 지속적인 품질향상을 이어온 결과 정부가 지원하는 저NOx 버너 설치비 총액의 45% 이상을 점유할 정도로 버너시장 내에서 압도적인 입지를 자랑하고 있다.

수국의 대표 제품인 ‘SULX(Super Ultra Low NOx, 초저녹스) 가스버너’는 세계 최고 수준의 청정 고효율 저NOx 기술을 선보여 고효율과 저공해를 동시에 달성한 차세대형 연소기술 비전을 국내에 제시했다. SULX 가스버너는 △NOx, CO 배출량 20ppm 이하 △과잉 공기율 5% 미만의 국내외 최고 수준의 버너기술이 적용됐다.

이 밖에도 수국은 세계적인 수준의 극저공해 저녹스버너 기술을 보유함으로써 현 정부의 대기환경보전 정책에 부응하는 제품을 꾸준히 출시하고 있다.

대표적으로 올해 ‘산업용보일러 극초저공해 연소기술 개발’ 과제를 통해 배기 산소농도 2% 이하에서 NOx(질소산화물) 배출량 9ppm, CO(일산화탄소) 배출량 90ppm 이하의 초저공해 연소기술 확보를 목전에 두고 있다.

이를 통해 세계 최고수준의 저녹스버너 원천기술 확보가 가능할 것으로 보이며 유럽, 북미 등지에서도 시장 진입이 가능할 것으로 기대된다.

수국은 기존에 유럽의 선진형 버너기술을 도입했지만, 현재는 자체 기술로 모든 가스버너를 생산, 보급하고 있고 세계 각국으로 수출하고 있다.

또 이 회사는 국내를 넘어 저녹스 기술로는 세계 최고 수준의 역량을 확보하는 데 투자를 늘려나간다는 방침이다.

수국 관계자는 “폐사는 국내 연소기기 분야의 선두주자라는 자부심이 있습니다. 지속적인 연소 분야 연구개발 투자를 통해 국내외 최고 수준의 가스버너 모델들을 보유하고 있다”며 “지금은 순수 자체기술로 모든 제품을 양산, 보급하고 있으며, 중국 등 해외 진출로 향후 글로벌 연소기기 전문기업으로 거듭날 계획”이라고 강조했다.

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산업용보일러 우수기업 대림로얄이앤피㈜

‘녹색센서’ 가스버너 보일러에 기술 접목

세계 최초 버너 오토무빙 기술 NOx 배출량 15ppm 이하 

대림로얄이앤피㈜(대표 정영화)는 1972년 대림공업사를 시작으로 46년 전통의 산업용보일러 전문기업으로 외길을 걸어왔다.

창업 이후 우리나라 경제발전의 원동력이 되는 고효율 에너지기기 설비를 제작한다는 자부심으로 전 임직원이 단결해 지속적인 연구개발과 품질향상을 지향해 왔다.

이 같은 산업용보일러 분야의 기술적 경험, 국내외 네트워크를 기반으로 노통연관식보일러, 콘덴싱보일러 외에도 수관식보일러, 열매체보일러, 폐열회수보일러에 이르기까지 산업용보일러 분야에서 국내 최다기종의 다양한 제품을 보급해왔다.

아울러 보일러 연소기술의 핵심인 버너 개발도 병행함으로써 산업용보일러 업체로서는 최초로 ‘녹색기술 인증’을 취득한 친환경 보일러와 저녹스버너 중심의 제품 라인업을 구성하고 있다.

이 회사는 경북 칠곡에 본사(공장)를 두고 있으며, 방글라데시, 태국, 필리핀 등의 해외지사를 연결하는 글로벌 네트워크를 바탕으로 산업용보일러 수출에도 전념하고 있다.

최근에는 질소산화물(NOx) 배출을 최소화시킨 ‘오토무빙 저녹스 가스보일러’를 개발, 출시하면서 국내시장 공략에 나섰다.

이번 가스보일러 신제품은 NOx 발생량 15ppm 이하로 저공해를 실현했으며, 연소효율을 극대화시켜 에너지비용을 대폭 절감시켰다.

특히, 산업용보일러로는 세계 최초로 ‘오토 무빙 저녹스버너(스마트 녹색센서)’를 탑재해 최소 NOx 배출구간을 자동으로 탐색하고, 이를 실시간으로 확인할 수 있다. 이는 오토 무빙 저녹스 버너가 각 부하별로 버너의 헤더부분(디퓨저)이 전후로 이동하면서 최소의 NOx 배출구간을 자동으로 탐색하는 방식이다.

여기에 적용된 저녹스 가스버너는 동급 용량의 버너 대비 NOx 발생량이 20% 수준이다. 친환경적 성능을 갖춘 대림로얄이앤피의 이번 신제품은 한국에너지공단 고효율에너지기자재 인증을 획득했으며, 보일러에 적용된 가스버너는 한국환경공단 인증과 환경부 녹스기술 인증까지 취득했다.

대림로얄이앤피 관계자는 “이번에 개발한 친환경 에너지절감 보일러는 기존 노후 보일러에 비해 최대 30% 이상의 에너지절감을 실현해 1년 만에 투자비를 회수할 수 있고 부수적으로 저녹스 실현으로 대기환경 개선에도 크게 기여해 일석이조의 효과를 볼 수 있다”며 “업체들의 보일러 신설 및 교체에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대돼 이번 신제품을 통해 국내 신규‧교체 수요를 적극 공략할 계획”이라고 강조했다.