전기요금이 지난 1월 인상 이후 10개월 만에 또 다시 평균 5.4% 인상됐다. 가뜩이나 팍팍해진 살림살이에 소비자들은 저마다 절전을 위한 다양한 방안을 찾아 나서는 시점이다. 

문제는 추워진 날씨다. 본격적인 겨울철에 돌입하면서 저렴한 석유난로를 이용하는 소비자들이 늘고 있는가 하면, 집안 창문에 ‘뽁뽁이’ 같은 방한용품을 붙이는 가정도 증가하고 있다. 대형 건설사들의 경우 태양광이나 지열 등 신재생 에너지 시스템을 갖춘 에너지 고효율 아파트 분양에 주력하기도 한다. 

이처럼 에너지 절약이 겨울철 이슈로 떠오른 요즘, 경동나비엔이 선보인 획기적인 보일러 제품에 ‘서민들’의 관심이 쏠리고 있다. 난방과 온수 기능에 전기 생산까지 가능한 ‘나비엔 하이브리젠SE’ 보일러가 그것이다.

'전기발전 보일러' 들어보셨나요?

스털링엔진 ‘m-CHP’과 콘덴싱보일러를 결합한 이 보일러는 전기·온수·난방에너지를 동시에 생산하는 가정용 초소형 열병합 시스템을 택한 것으로 경동나비엔이 세계에서 네 번째, 아시아에서 최초로 개발에 성공한 제품이다. 

전기 만드는 보일러…스털링엔진은 마법?

가스보일러를 틀면 전기가 생산된다는 이 '기막힌' 제품이 현실화될 수 있었던 것은 스털링엔진 'm-CHP'의 기술 때문이다. m-CHP는 연료전지, 가스내연기관 및 스털링엔진 등을 이용해 가정에서 필요한 전기와 온수를 동시에 생산하는 가정용 초소형 열병합발전시스템을 일컫는다.

발전 폐열을 회수해 온수·난방용으로 사용하기 때문에 화력발전에 비해 열효율이 월등히 높고, 가정에 설치하기 때문에 분산 발전시스템으로서의 효과가 높은 특징이 있다. 국내에서는 소음과 진동이 적은 스털링엔진 방식의 m-CHP에 대한 연구 개발이 진행돼 왔다. 

경동나비엔 관계자는 “스털링엔진은 1816년 영국의 목사 로버트 스털링이 고안한 것”이라고 소개하면서 “열역학 이론상 가장 높은 열효율을 가지며 연소할 때 폭발행정이 없기 때문에 엔진의 진동과 소음이 낮다”고 설명했다.

이처럼 스털링엔진 m-CHP는 스털링엔진 발전기와 콘덴싱보일러를 하나로 통합해 온수와 전기(1kWh 내외)를 동시에 생산하는 초소형 열병합발전시스템으로 국내에 1040만대 이상 보급돼 있는 가스보일러와 크기나 외형이 유사하다. 사용연료·설치장소 및 설치방법도 동일하고 앞서 언급했듯 소음과 진동이 적어 가정용으로 적합하다.

여기에 스털링엔진 발전기와 콘덴싱보일러를 하나의 케이스 안에 통합·내장하고 스털링엔진 폐열을 회수· 재활용해 발전효율(16%)과 종합효율(97%)을 향상시킬 수 있다. 

세계서 4번째 초고효율 발전보일러 생산

현재 이같은 스털링엔진에 대한 수요는 전 세계적으로 광범위하다. 특히 선진국을 중심으로 스털링엔진 m-CHP의 개발·보급이 확대되고 있다. 유럽에서는 2010년 네덜란드의 레메하(Remeha)를 필두로 영국의 박시(Baxi), 독일의 비스만(Viessmann)이 스털링엔진 m-CHP의 상용화에 성공했다. 이미 2012년 이들 국가를 중심으로 전 세계에 7000여대가 보급됐다.

국내에서는 경동나비엔이 지난 2009년 산업통상자원부의 국책과제인 '초소형 1kW급 스털링 열병합발전시스템 개발' 총괄 주관 기업으로 선정되면서 1단계 사업을 통해 개발을 완료했다. 세계에서는 4번째로 가정용 초고효율 발전보일러를 내놓게 된 것.

경동나비엔은 3년간의 스털링엔진 m-CHP 연구 성과를 바탕으로 몇몇 선진국에서만 독점하고 있던 기술수준에 근접, 네덜란드 등에서 필드테스트를 거친 후 지난해 9월 유럽 CE인증을 취득해 유럽 판매를 개시했다. 한국시장용(60Hz)은 현재 필드테스트를 진행 중이며 2014년 초부터 양산할 예정이다. 

전세계 15% 대체 전망…가구당 연 69만원 절감

그렇다면 스털링엔진을 이용한 보일러 제품의 경우 난방비와 전기료를 얼마나 절약할 수 있을까.

스털링엔진은 피스톤과 실린더로 이뤄진 공간 내에 헬륨 또는 수소를 넣어 밀봉하고 외부에서 가열·냉각을 반복해 피스톤을 구동하는 외연기관이다. 이로써 스털링엔진 m-CHP로 생산 가능한 1kWh급 전력은 한꺼번에 냉장고(700~900L), 김치냉장고(350L), 전등(5~6개), 그리고 TV(55인치) 혹은 PC(타워형)를 동시에 가동할 수 있는 양이다. 

세계 가스보일러 시장의 약 15%는 향후 엔진구동 m-CHP로 대체될 것으로 전망되는데 만약 국내 가정 130만호에 스털링엔진 m-CHP를 보급할 경우, 연간 최대전력수요 감축 규모는 1.3GW(1104억원), 온실 가스 배출량 감축규모는 322만 ton-CO2(634억원), 연료 수입비용 절감규모는 6851억원으로 총 사회적 편익은 연 8589억원에 이를 것으로 추산된다.

사용가구 측면에서 보면 월평균 전력소비량 430kWh, 열소비량 1200kWh인 중소비형 가구에서 스털링엔진 m-CHP를 도입할 경우 가구당 월평균 에너지 비용 절감액은 연간 약 69만원꼴이다. 

경동나비엔 관계자는 "스털링엔진 방식의 m-CHP는 앞으로 가정의 초소형 발전·난방시스템으로 기존 보일러를 대체함은 물론 경제적인 분산전원의 역할을 담당할 것"이라며 "이에 따라 전력수요의 변화나 연료 수급상황의 변화에도 가장 빠르고 효과적으로 대응할 수 있는 미래형 발전 시스템의 모태가 될 것으로 기대된다"고 말했다. 

스털링엔진, 신재생에너지 ‘미분류’…“정부 지원 절실”

이미 선진 각국에서 상용화된 스털링엔진이지만 국내에서 이 엔진이 넘어야 할 '산'은 조금 높다.

유럽의 경우 연료전지와 가스엔진, 스털링엔진 등의 m-CHP를 하나의 범주로 묶어 동일한 정책을 수립하고 있으나, 국내에서는 연료전지만 신재생에너지 기기로 분류해 한전과의 계통연계(잉여 전기 역송전 연결)를 통한 요금상계처리 제도 등이 이뤄지고 있다.

하지만 스털링엔진 m-CHP는 신재생에너지로 분류되지 못해 연료전지보다 1/4 수준의 가격에 동일한 효능을 지니고 있음에도 불구하고 정부로부터 지원혜택을 전혀 받지 못하고 있다.

그리드 연결을 통한 요금상계처리 등의 제도가 마련돼 있지 않아 사용효율 극대화나 보급 면에서도 어려움이 있다. 때문에 전문가들은 ▲가정용 신재생에너지 발전기기와 동일한 계통연계 기준 적용 ▲전기요금상계처리 제도 도입 ▲에너지다소비주택에 대한 설치 의무화 ▲고효율 에너지기자재 품목 지정 ▲그린에너지 로드맵의 지원대상 추가 등의 제도 도입이 시급하다고 지적한다.

업계 한 관계자는 "연료전지의 경우 2012년 기준으로 판매가격 5110만원 중 85%인 4343만원의 정부보조금이 책정돼 있다"면서 "이와 동일하게 스털링엔진 m-CHP도 최대 전력수요, 온실가스 배출량, 연료수입비용 감축의 국가편익에 상응하는 보급지원 제도를 도입해야 한다"고 목소리를 높였다.


☞ 본 기사는 <머니위크>(www.moneyweek.co.kr) 제309호에 실린 기사입니다.