베치카난로의 에너지이용량 계산

지난 겨울동안 살둔제로에너지하우스의 유일한 보조열원이었던 베치카 난로의 에너지이용량을 대략적으로나마 계산해 보았습니다. 기존의 각종 보일러 등과 달리 매달 날아오는 청구서가 없어서 에너지 이용량을 정확히 계산하는 것은 불가능하지만, 일반적인 기준을 토대로 계산해 보았습니다. 여러 수치들로 에너지량을 표현할 수 있겠지만, 일반인들이 가장 쉽게 이해할 수 있는 일 년간 소모하는 목재의 양을 석유의 열량으로 환산 후 실내 1m²당 필요로 하는 석유의 양으로 환산해 보았습니다. 흔히 말하는 “3리터 하우스” 등과 같은 개념입니다.

 공식은 다음과 같습니다.

(R Kcal * T) / (9200Kcal/L * A m²) [R = 건조된 목재 10kg의 발열량(=40,000Kcal), T = 일년중 연소 회수, 9200Kcal/L = 석유 1리터의 열량, A m² = 실내면적]

(Source: 에너지이용합리화법 시행령 제2조규정에 의한 석유환산기준, 1999년7월9일 산업자원부장관)

마른 상태의 1kg의 목재가 내는 발열량을 4,000Kcal 정도로 산정하였습니다. 목재 수목별로 차이가 있지만, 일반적인 수치를 적용하였습니다.

한번 연소에 적용되는 목재의 무게는 10kg으로 산정하였습니다. 미국기준으로 20파운드(약10kg) 정도로 산정되고 있으며, 살둔 베치카에 들어가는 목재의 무게를 실제로 측정해 본 결과 약 10kg이었습니다.

 석유 1리터는 9200Kcal를 내고 있습니다.

 위의 공식을 적용해본 결과는 다음과 같습니다.

(40,000Kcal * 60) / (9200Kcal/L * 150m²) = 1.7 liter/m²

 언급된 공식에서 유일한 변수는 사용회수입니다. 위의 계산에서는 연간 60회 사용을 입력했습니다. 베치카가 매우 고효율의 성능을 보여주고 있어서, 비오는 여름철 사용 등의 추가 이용을 고려해도 60회 이상 사용하지는 않을 것으로 판단했습니다.

 온도변화에 민감하게 작동하는 기계가 아닌 관계로, 실내 온도와는 별개로 사용자 이용 패턴이 매우 큰 요소입니다. 참고로 연간 90회 사용한다고 가정하면 2.6리터/m²가 됩니다.

 살둔제로에너지하우스의 경우 올해 겨울 (1월-2월)동안 매일 낮 내내 오시는 방문객들과 취재 등을 이유로 필요보다 훨씬 많이 이용하였던 것이 사실입니다. 실제로 아버지께서는 아직까지도 재미로 가끔 불을 태우시는 일이 종종 있습니다.

 

살둔제로에너지하우스의 경우에는 인근 지역에서 무제한의 목재를 공짜로 얻을 수 있지만, 만약 구입한다고 가정하여 연소 가능한 회수를 계산해 보았습니다.

공식은 다음과 같습니다

8,000kg(한 트럭) / 10kg(1회 연소량) = 800회

한 트럭분은 12톤 트럭을 기준으로 했으며, 건조시 8톤 정도 된다고 가정하였습니다.

주택 난방 전체를 장작난로로 하는 주택은 거의 없겠지만, 예전에 살던 용인집에서는 유일한 난방기구가 장작난로였으며, 20년 넘게 연간 한 트럭분을 이용했었습니다. 참고로 일반 장작 난로의 경우에는 한번 연소시 열 방출시간이 3시간도 안됩니다.

베치카난로의 경우 800회 연소가 가능하므로, 연간 연소회수를 60회로 잡으면 약 13년간 이용이 가능한 것으로 계산이 됩니다. 연간 60회는 실질적으로 지키기 어려운 (재미 차원의 유혹 등의로 인해) 회수이고 두 배인 120회 연소(실질적으로 현실적이진 않지만)한다고 가정해도 6년정도 사용가능할 것으로 판단됩니다. 

장작 목재로 가장 흔히 쓰이는 참나무의 경우 한 트럭(12톤)의 가격은 원목 형태의 경우 약 90만원, 가공된 상태(자르고 쪼개진 상태)의 경우 약 150만원입니다. 

개인적으로는 흥미로운 계산이었지만, 그 정확도와 의미에 대해서는 각자가 판단할 일입니다. 살둔주택의 경우 주변에서 흔하게 구할 수 있는 나무장작을 제곱미터당 소비되는 석유 리터의 값으로 계산하는 것의 의미 또한 개개인이 판단해야 한다고 생각합니다.

제가 적용한 공식 및 수치에 다른 의견이 있으시면 망설이지 마시고 알려주시기 바랍니다. 배우는 만큼 보완하도록 하겠습니다.

많은 연구와 사례에서 장작목재 연소를 신재생에너지의 범주에 넣기도 합니다. 하지만 아무리 그 사이클이 석유등에 비해 월등히 짧아도, 전 국민이 목재난로에 의존할 경우 우리의 아름다운 산들이 제대로 지켜질지 의문이고, 연소시 이산화탄소를 배출한다는 점도 고려해야 할 것입니다.

살둔제로에너지하우스에서는 베치카에서 연소되는 목재를 탄소발생원으로 고려하고 있지 않습니다. 오히려 산속에서 기름을 태우는 것에 비해 훨씬 더 자연친화적이고 생태적이라고 생각합니다. 하지만 그 연소 소비량을 최소화 시키는 노력이 필요하다고 생각하며, 적용한 최적의 고효율방법이 베치카 난로입니다.

2009.05.27