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연재기획

[Kharn·한국에너지공단 공동기획] 에너지절감 앞당기는 고효율기자재- 건물·산업용보일러

산업발전 원동력, 건물·산업용보일러
1999년 고효율기자재 편입…최근 시장 위축 가속화

보일러(Boiler)는 금속 밀폐된 용기내의 물을 연소(버너)를 통해 가열해 고온의 물 또는 수증기를 생성하고 이를 배관망을 통해 필요 부위로 이동시켜 난방용, 온수공급용 또는 기타용으로 사용할 수 있는 기기를 말한다. 보일러는 연료 종류가 다양한 만큼이나 보일러 자체의 종류도 매우 다양하며 용도에 따라 가정용, 산업용, 발전용 등으로 나뉜다.


최근 산업용보일러업계의 화두는 초고율화, 친환경, 소형화다. 보일러의 고효율화 기술은 손실열 발생을 억제해 에너지를 절약하는 시스템을 구현하는 것이다. 친환경기술은 효율적인 운전을 통해 시스템성능을 향상하고 연소 배기가스 중 NOx와 같은 공해물질 배출을 줄이는 저공해화 기술을 말한다.


업계의 한 관계자는 “공해물질 배출을 억제하기 위한 각종 규제로 인해 단순히 에너지효율만을 높이는 고효율화 기술은 무의미해졌다”라며 “특히 연소기술에 있어 에너지효율만을 높이고자 하면 공해물질 배출 가능성도 높아져 저공해화기술은 고효율화기술과 분리할 수 없다”고 밝혔다.


이에 따라 현재 보일러 기술개발은 에너지효율 측면뿐만 아니라 새로운 고효율화 개념이 검토돼야 하며 초저NOx 연소기술, 신개념 고효율 열전달 기술, 시스템 정밀 제어기술 등이 적용돼야 한다.


산업용보일러는 전체 산업용에너지의 절반을 소비하는 최대 에너지 소비 품목으로 산업용보일러의 고효율화와 초저공해화 기술은 시급해 해결돼야 할 상황이다.


업계의 한 관계자는 “전세계적으로 저NOx 버너개발, 이산화탄소 저감 등 연소기술 개발은 고효율 보일러 생산을 위한 필수 요소로 자리매김하고 있다”라며 “배기가스 저감대책이 지구온난화와 지구환경보전 측면에서 지구 환경전체를 위한 필수과제로 인식되고 있다”고 강조했다.


최근 산업용보일러는 보일러 본체의 소형화 개발을 추진하고 있다. 즉 보일러의 연소실 체적당 연소기의 열부하를 나타내는 체적열부하율이 과거에는 100만kcal/hr·㎥ 이하였으나 최근 개발된 산업용보일러는 150만~200만kcal/hr·㎥ 정도로 초소형화된 연소실 공간을 배정하고 있다.


이에 따라 연소기의 저NOx화는 더욱 더 힘든 상황으로 이를 해결하기 위해서는 매우 높은 연소기술이 요구되고 있다.


저NOx 연소기술은 에너지효율 증가와 초저공해를 위해 내부재순환(IFGR: Internal Flue Gas Recirculation), 선회기류(Swirl) 최적화, 급혼합연소(Rapidly mixed combustion), 연료/공기다단연소(Fuel/air staged combustion) 등의 저NOx 이론이 적용됐다. 최근에는 저NOx화의 한계에 직면하면서 예혼합 표면연소기술과 배기가스외부재순환(FGR: Flue Gas Recirculation)이론 및 기술을 적용해 10ppm 전후의 초저NOx 연소를 구현하고 있다. 과거에는 배기가스외부재순환(FGR) 적용 시 추가설비에 대한 부담이 있었으나 최근에는 FGR버너기술 및 많은 제어기술의 발달로 부담이 어느 정도 해소됐다.


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