벽산건설(주)은 최근 '열병합발전과 개별난방 통합 시스템’을 개발, 특허를 획득했다. 이 기술은 아파트에 소형 열병합발전기를 설치하는 중앙난방방식과 기존 개별난방방식이 합쳐진 통합 시스템 이다. 이 시스템은 열병합발전 시스템과 개별난방 시스템을 동시에 실시, 열병합발전에서 발생하는 폐열을 이용해 급탕수 온도를 높여 이를 직접 배출시키거나 개별보일러로 공급해 개별보일러의 연료 소모량을 절감토록 한 것이다. 벽산건설(주)이 개발한 '열병합발전과 개별난방 통합 시스템’에 대해 살펴본다.
우리 고유의 온돌 난방방식의 우수성이 입증됨에 따라 세계 각국에서 연구를 활발히 하고 있다. 서독, 스위스를 비롯한 북유럽에서는 온수온돌 반방방식이 크게 유행하고 있으며 특히 서독에서 최근에 짓는 고급주택에는 온수바닥난방이 필수적이라 할 만큼 선호하고 있는 것으로 알려졌다. 서독의 기존 주택 난방은 대부분 라디에터 방식으로 특히, 집합주택에서 바닥난방을 하는 경우는 드물다. 그러나 최근에는 온수 바닥난방이 집합주택에서도 채용되어지고 있어 머지않아 대중적인 난방방식으로 자리잡을 것으로 보여진다. 본자를 최근 독일에서 연구가 활발히 진행되고 있는 바닥난방에 관한 연구중 바닥난방 시스템을 게재한다.
원적외선은 인류가 최초로 이용한 난방열원이다. 불을 사용하기 이전의 유일한 난방은 태양열을 받는 것이었으며, 그 태양열 중 인체를 따뜻하게 해주는 빛이 바로 원적외선이기 때문이다. 현대 과학에서는 이미 1920년대에 원적외선 난방이론이 정립되었으며, 1940년대에 들어서는 미국에서 원적외선 튜브히터가 개발되어 충고가 높고 면적이 넓어 다른 난방시스템으로는 불가능했던 산업 및 상업용건물의 난방이 가능해졌을 뿐만 아니라 복사난방의 대표적인 시스템으로 인정되고 있다. 우리나라의 경우는 `80년대 초반부터 원적외선 히터가 선보이기 시작했고, 극히 일부 공장건물에 사용된 실적이 있으나 아직까지 원적외선 난방시스템 자체에 대한 인식이 부족하고 이 분야에 대한 자료 또한 전무한 실정이다. 이에 필자는 수년간 외국(특히 미국)의 자료를 분석하고 현지를 답사하므로써 확인될 수 있었던 원적외선 난방시스템의 유용성을 토대로 하여 이론과 실제적인 내용을 다루어 보고자 하는 것이다.
공동주택에서 난방용 에너지를 절감하기 위한 난방제어기와 난방계량기의 효과적 활용방법을 중심으로 난방열량 제어 관리방안에 대하여 기술한다. 우리나라 공동주택 난방방식에 주로 이용되고 있는 바닥패널 이용 복사난방시스템은 공간의 단열특성, 난방패널의 열적 및 수력학적 특성, 열원공급 및 제어방법에 따라 주거용 건물의 에너지소비에 큰 영향을 미치고 있으나 적절한 설계 및 운영방법이 제대로 마련되어 있지 않아 국가적인 차원에서 많은 양의 난방용 에너지가 낭비되고 있는 실정이다. 특히 공동주택에 설치되는 바닥패널 난방시스템과 관련된 문제점들로는 실내온도 및 난방열량의 제어방법과 난방용 열량의 계량방법 등을 들 수 있다. 그림 1은 공동주택에 설치된 난방제어기와 난방계량기의 모습을 보여주고 있다.
본 연구는 다양한 변수에 따라 달라지는 환경산업의 경제성을 비교평가히는 모델을 개발한 것이다. 최근 환경산업으로 부각되고 있는 지역난방과 개별가스난방사업을 사례로 모델을 실증적으로 적용하여 시뮬레이션하였다. 열병합발전과 보조보일러 및 쓰레기 소각로로 구성된 지역난방시스템과 소각로와 개별 가스보일러로 구성된 개별난방시스템을 각각 최적화하고 최저비용을 구하여 비교한 것이다. 분석대상에 쓰레기소각로을 첨가함으로써 매립에서 소각으로 바뀌는 쓰레기정책을 반영하였으나 소각로 규모는 사전에 열공급과는 무관하게 결정되므로 다른 시스템과 연계하여 최적화 하지 않고 600톤/일의 규모로 정하여 분석하였다. 최적화하는 경우는 훨씬 규모가 줄어드는 것으로 나타났다. 국가경제적인 측면에서 다양한 난방방식에 따른 규모별, 열원별, 지역별(기후별), 사용연료별로 경제성과 환경성을 비교평가함으로써 변수의 변화에 따른 합리적인 난방방식 및 사용연료를 선택하도록 하였다. 환경배출량도 동시에 비교하였으나 시나리오 간에 크게 차이가 나지않아 비교에는 포함시키지 않았다. 이 모델은 난방사업 뿐만 아니라 갈등이 예상되는 다른 환경산업들을 평가하는데도 용이하게 활용될 수 있도록 GAUSS프로그램으로 개발되어 있다.
본 연구는 태양열 열펌프시스템에 의한 약 6평 규모의 실내의 난방방법으로서 간접 난방인 온수순환난방과 직접난방인 복사난방의 성능을 분석하였다. 태양열 열펌프의 최대의 열적성능을 나타낼 수 있도록 알루미늄 롤 본드형 태양열 집열기의 면적을 조절하였으며 집열효과를 극대화하기 위하여 온도감응 자동팽창밸브의 용량을 변화시켰다. 본 실험에서 적용된 태양열 열펌프 난방은 서울지방 봄 가을철의 외기온도에서 실내온도가 18~2$0^{\circ}C$로 유지되도록 설계제작되었다. 태양열 열펌프시스템에 적용된 작용유체는 온수순환 난방에는 R-12냉매. 그 대체냉매는 R-134a 및 혼합냉매, 복사난방에는 R-22냉매이었다.
국내 난방 시스템은 대부분 화석에너지를 열원으로 하는 온수순환방식이다. 화석에너지를 사용하기 때문에 난방 시스템 가동에서 발생되는 공해는 대기-오염의 여러 원인 중 하나이며 가동 효율도 떨어진다. 이러한 단점들을 보완하기 위하여 새롭게 보급되고 있는 난방 시스템 중 히프파이프를 이용한 난방시스템은 전기에너지를 열원으로 사용하는 청정에너지로서 기존 난방시스템 보다 $40\%$의 에너지 절감 효과를 나타내고 있다. 본 논문은 전기에너지를 사용하는 히팅 시스템의 제어를 위하여 개발된 컨트롤러에 관한 것이다.
지역난방은 한 곳에 집중된 대규모 열원시설에서 경제적으로 생산된 열을 일정한 지역내 아파트, 빌딩, 공공 시설 등에 난방 및 냉방용으로 공급하는 도시 기반시설이다. 또한 지역난방은 개별난방이나 중앙난방의 간헐 난방방식과는 달리 24 시간 연속난방을 하므로써 건강하고 쾌적한 실내온도를 유지시켜 주며, 노후된 보일러 교체비 및 유지 보수가 들지 않고, 난방순환펌프 등 각종 부대시설의 축소로 동력비를 절감할 수 있으며 기존 보일러실을 주민복지 공간으로 활용할 수 있고, 연료탱크와 보조난방기구 등이 필요 없어 재해 발생의 우려가 없다. 본지에서는 한국지역난방공사에서 제공한 자료와 월간 설비기술에 게재된 내용을 요약 정리하여 게재한다.
온풍난방은 우리 나라 대부분의 온실난방지역에서 가장 많이 채택하고 있는 온실난방방법으로 간주되고 있다. 온풍난방은 기본적으로 화석연료를 연소열로 변환시켜 온실난방에 사용하는 방법으로 온수난방, 태양열난방 보다 열효율이 높다. 가장 보편적 온실난방열원으로는 경유나 보일러등유를 연소실에서 연소하여 열교환기를 거친 후 온풍기의 상부에 부착되어 있는 송풍팬으로 강제적으로 온실 내로 온풍을 불어넣는다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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