[에너지절약과 환경보호, 두 마리 토끼를 잡는다! -고효율보일러-]

불안한 국제 정세로 인해 최근 국제유가는 하늘 높은 줄 모르고 치솟고 있고 이로 인해 가정에서나 산업현장에서나 급증하는 난방비·연료비를 감당하느라 허리가 휘고 있다.

석유 등 화석연료가 주 에너지원인 보일러에 있어서 열효율 증대는 보일러 제조업체들의 기술개발에 있어 오랜 과제였다. 최근에는 환경보호를 위해 세계적으로 대기오염물질의 배출규제가 강화되는 추세여서 보일러는 열효율이 높은 특성에 더하여 유해배기가스가 적게 배출되는 특성을 동시에 갖는 것이 요구된다.

보일러에 있어서 열효율을 증대시키고 배기가스를 저감하기 위한 주요 신기술을 살펴보면, 에너지절약형 기술에는 배기가스의 수분에 포함된 열을 응축·회수하여 배기가스온도를 낮추는 콘덴싱 열교환기술, 배기가스와 연소용공기를 버너본체에서 열교환시킴으로써 연소용공기를 예열하는 폐열회수기술 등이 있다. 친환경기술에는 다단연소를 통해 버너의 연소강도, 연소영역의 산소농도 및 화염온도를 낮추어 NOx 생성을 억제한 저NOx 연소기술, 배기가스의 일부를 연료나 연소용공기와 혼합하여 화염온도를 낮춤으로써 NOx 생성을 억제한 배기가스 재순환 연소기술 등이 있다.

이러한 연구개발 활동에 힘입어 우리나라 보일러 업체의 특허출원은 80, 90년대에 걸쳐 꾸준히 증가해 왔다(그림1 참조). 특히 90년대 출원증가가 두드러진 모습을 보이는데 이는 당시 중동지역의 정세불안 등으로 유가가 급등하고 우리나라 경제성장에 의한 에너지 사용량이 크게 증가되어 정부에서 고효율기자재 인증제도 등 에너지 절약시책을 본격 추진하고, 산업계에서 원가절감차원에서 연료비를 줄이려는 노력이 계속됨에 따라 고효율 보일러에 대한 필요성이 급격히 증가되었기 때문인 것으로 보인다. 한국·미국·일본 특허청에 출원된 고효율 보일러 관련 출원(미국은 등록특허)을 비교해보면 일본은 상대적으로 많은 건수의 출원이 80년대 초반부터 지속적으로 이루어지고 있는데 이는 일본이 에너지 소비량이 세계 4위에 이르고 에너지의 대부분을 수입에 의존하고 있는 것과 관련이 있다.

한국·미국·일본 특허청에 출원된 고효율 보일러 관련 출원을 기술 분야별로 구분해보면 우리나라 특허청에 출원된 기술 중 보일러 제어부 관련 출원 비율이 상대적으로 높은 것으로 나타나 국내 주요 보일러 제조업체들이 그동안 보일러에 전기·전자 제어기술을 적용시키는데 상대적으로 많은 노력을 기울여 왔음을 알 수 있다. 또한, 미국과 일본 특허청에 출원된 출원 중 연소부 관련 출원이 주를 이루고 있어 미국과 일본의 보일러 업체들은 보일러 열효율 증가 및 배기가스저감 차원에서 다양한 형태의 연소부 구성에 대한 시도를 해왔던 것으로 분석된다.

최근 들어 열효율이 95～96%에 달하는 보일러가 잇따라 개발되는 등 고효율 보일러의 연소기술 및 열교환 기술은 이제 어느 정도 성숙기에 접어들었다고 할 수 있으나 초 고유가 시대를 맞아 소비자들의 고효율 보일러에 대한 수요가 증가하고 있어 열효율을 증가시키기 위한 보일러 기술 출원은 당분간 꾸준히 이어질 전망이다. 또한, 환경관련 규제가 강화되는 추세에 맞춰 지능형 감시/제어시스템 등 배기가스 저감을 위한 연소제어기술과 인터넷 등 IT 기술을 접목시켜 편의성을 높이기 위한 기술에 대한 출원이 점차 증가 될 것으로 예상된다.

극심한 경기침체로 국내기업들이 설비투자를 줄이면서 보일러에 대한 신규 수요가 대폭 줄어들기는 하였으나 보일러의 특성상 10년 주기로 교체가 필요하므로 어느 정도의 교체 수요가 유지되고 있고, 중국이 제조업을 기반으로 급성장하고 있어 중국의 보일러 수요는 크게 늘어날 것으로 전망된다. 따라서 우리 보일러 업체들은 기존 시장에서의 부가가치를 높이고 중국 등 세계시장에서의 경쟁력을 갖추기 위해 에너지 비용 절감효과가 크고 대기오염물질의 배출이 적은 고효율 보일러 기술 개발에 보다 많은 노력을 기울여야 할 것이다.