플라즈마 보일러, 하우스 난방비 80%줄여

KSN에너지, 플라즈마 보일러 ‘농촌창조경제와 에너지혁명’ 시동

노병한 풍수칼럼니스트

| 기사입력 2013/08/19 [12:13]

플라즈마 보일러, 하우스 난방비 80%줄여

KSN에너지, 플라즈마 보일러 ‘농촌창조경제와 에너지혁명’ 시동

노병한 풍수칼럼니스트

| 입력 : 2013/08/19 [12:13]

◆ 대정전(大停電)극복할 정책대안은 ‘플라즈마 보일러’

모든 나라들이 에너지위기를 극복하기위한 정책들을 수립하고 이를 실현하기 위해 온갖 아이디어들이 총동원되고 있는 때다. 해마다 거듭되는 한여름철의 폭서기 냉방전력수요와 한겨울철의 혹한기 난방전력수요를 감당하지 못해서 허둥대고 있는 실정이다.

우리나라 2012년도 1차 에너지 사용량을 보면 석탄이 1억2천8백만 톤, 석유가 8억2천7백만 배럴, 천연가스가 3천8백4십만 톤, 수력이 7,059GWh, 원자력이 150,328GWh, 신재생이 717만toe이다.

우리나라 2012년도 에너지 수입현황을 보자. 석탄이 1억2천6백만 톤, 석유가 12억5천3백만 배럴, 천연가스가 3천6백1십만 톤, 원자력연료가 74만8천 톤에 이른다.

우리나라의 안정적인 전력수요량은 약 1억㎾이다. 그러나 우리나라 국내 전체 발전소설비용량은 약 8,552만㎾에 불과하고, 2013년 8월 현재 총 발전생산량은 8,050만㎾에도 못 미치고 있는 실정이다.

특히 화력(유연탄/LNG/등)발전의 생산능력은 64.8%이나 실제로 발전기여율 비중은 69.5%에 이르러 과부하집중원인이 되고 있어 최대전력수요량이 일어나는 폭서기와 혹한기만 되면 항상 전력위기를 맞을 수밖에 없는 처지다. 수입한 석탄(유연탄) 5,000톤을 땐 증기로 1일에 전력 50만㎾을 생산할 수 있고, 이는 1일 16만 가구가 사용할 수 있는 전력생산량이다.

우리나라에는 원자력발전소가 총 23기가 있으나 고장으로 멈춰져 있는 곳들이 있어 늘 100%를 가동하지 못하는 실정이다. 또 화력발전소가 총 290기(소규모 도서지역 발전기 제외)가 있으나, 그 중에 화력발전소 22기는 설계수명이 30년을 초과한 노후발전기들이기에 늘 문제를 앉고 있는데 이 부분이 무려 전력 11만6,100㎾(7.5%)를 차지하고 있는 사실이다. 더군다나 20년을 초과한 화력발전기와 원전발전기도 무려 93기에 이르고 있음이니 발전설비에 대한 일대 혁신적인 발상과 정부조치가 필요하다고 할 것이다.

그리고 수력발전, 풍력발전, 조력발전, 태양광발전 등은 국민의 혈세로 조성된 막대한 정부예산을 빨아들였으나 소기의 성과를 거두지 못하였음이니 한심하다고 아니할 수가 없다.

그래서 정부는 한여름철의 폭서기 냉방전력수요와 한겨울철의 혹한기 난방전력수요를 감당하지 못해, 매년 대정전(大停電: Blackout)을 피하기 위해 동원하는 정책수단들이 고작 예비전력 유지 방안이니 아니면 수요조절을 위한 긴급대책 등을 내놓는 실정이다.

그래서 정부가 임시방편으로 민간자가발전기, 산업체수요조정, 절전규제, 전압조정, 공공기관(19,000곳)의 냉난방전면중단 등의 조치를 반복만 하고 있음이니 한심하다고 아니할 수가 없음이다.

우리나라의 냉방기 공급현황은 2012년 현재 약 2,000만대에 이른다. 또 난방기 공급현황은

검사기기대상기준으로 2012년 현재 약 4만1,000대(가정용개별난방기 제외)에 이르고 있는 실정이다. 아울러 발전부문보일러의 에너지사용량은 4,530만toe에 이르고, 비(非)발전부문(산업/건물)보일러의 에너지사용량도 2,823만toe에 이르러, 보일러부문에서 사용하는 에너지의 총합계가 7,353만toe에 이르고 있음이니 냉방기와 난방기인 보일러의 고효율신제품을 발굴하여 교체해 나가는 적극적인 에너지정책을 펴는 길만이 매년 거듭되는 에너지위기를 항구적으로 개선할 수 있는 길이 아닐까?

우리나라는 제1차 에너지기본계획을 2008년에 확정했었고, 이어 2013년 현재 제2차 에너지기본계획을 수립 중에 있다고 전해진다. 아울러 제6차 전력수급계획도 일부 수정할 예정이라고 전해진다.

제1차 에너지기본계획에서 세운 내용에 보면 2024년까지 원자력발전소 11기를 추가로 건설해 원자력발전 비중을 현재30% 수준에서 2024년까지 59% 수준까지 상향할 예정이었지만 새 정부에서는 이를 대폭 수정해 축소할 예정이라고 한다.

이렇게 발전연료를 100% 수입에 의존하고 있는 우리나라 입장에서는 전기료체계개선을 서둘러야 할 것이고, 용도별 전기요금제의 도입, 주택용 전기누진제의 개선, 신재생에너지 공급의무화(RPS)물량의 상향방안, 에너지고효율(플라즈마)보일러의 적극 보급 등의 정책수립과 집행만이 에너지위기를 극복할 수 있는 최선의 선택이 아닐까? 더불어 ‘플라즈마 발전설비’의 신기술을 적극 반영해 발전설비의 에너지효율화도 동시에 필요하다고 할 것이다.

그렇다면 원자력발전소 1기 건설에 소요되는 건설비 5조원, 계획한 원전11기를 건설하는 경우를 상정한다면 총 55조원의 정부예산이 절약될 것임은 물론, 노후화된 화력발전소의 발전기들을 에너지열효율이 최소3배~최대6배 이상에 이르는 ‘플라즈마 수소분열융합보일러’로 단계적인 교체를 해나간다면 에너지원 수입에 대한 수입대체효과에 크게 기여를 할 것으로 예상이 된다고 할 것이다.

▲ 플라즈마 수소분열융합 보일러 제품사진 © 노병한 풍수칼럼니스트

◆ 플라즈마란 뭐고 플라즈마가스 생성의 기본원리는?

플라즈마란? 거의 같은 수의 양이온과 음이온이 존재하는 상태로 정의된다. 플라즈마가스란? 고온에서 물질이 음전하를 띤 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 상태를 말한다. 물질에 열(熱)을 가하면 원자들 간의 충돌로 인해서 많은 수의 전자들이 원자핵의 구속에서 벗어나게 된다.

▲ 플라즈마 수소분열융합의 과정 © 노병한 풍수칼럼니스트

이런 상태가 바로 ‘물질의제4상태’인 ‘플라즈마(Plasma)가스’이고 ‘이온화된 기체’라 정의된다. 제4의 신(新)물질이란? 기체의 일부가 전리된 가스의 상태로 외부의 전자기장에 영향을 받고 전기를 통과시키며 발광하는 에너지가 바로 ‘높은 기체의 영역’이다.

그러므로 플라즈마가스 생성의 기본원리는 다음과 같다. 예컨대 ‘플라즈마 상태의 높은 기체열에너지’를 가열된 고압과 진공상태의 튜브(Tube)관 속에, 모터에 압력을 주어 물을 진공의 튜브(Tube)관을 통과시키면서, 물의 입자가 분리되어 물속에 들어있는 수소를 분열시키고 동시에 다시 융합시키는 원리(전기분해방식)에 의해 초고온의 열(熱)을 발생시킴으로써, 물의 온도를 105~125℃까지 높여 물과 증기(스팀)를 토출시켜줌으로써 에너지의 효율(COP)을 극대화시키는 원리다.

◆ 초고온 열(熱)에너지를 얻는 ‘플라즈마 수소분열융합과정’이 뭔가?

플라즈마의 기본원리는 아인슈타인의 특수상대성이론인 에너지질량등가공식(E=mc²)의 바탕에서 출발한 것이다. 반면에 이런 플라즈마 기본원리와는 대조적으로 핵분열반응을 이용한 것이 바로 원자력발전이라 이해하면 된다.

원자의 속을 자세히 들여다보자. 원자의 내부에는 핵(核)이 있고, 그 핵의 내부에는 중성자와 양성자라고 하는 아주 작은 입자가 있다. 이런 중성자와 양성자 중에서 양성자의 수가 원자의 종류를 결정하게 된다. 결국 양성자가 1개가 있으면 수소로 분류되고, 2개가 있으면 헬륨으로 분류가 된다.

그런데 핵(核)융합이 일어나면 중성자와 양성자가 서로 합쳐져 융합이 되면서 또 다른 새로운 원자의 핵을 구성하게 된다. 만약 이때에 양성자가 1개인 수소가 합쳐져 융합하게 되면 1개의 헬륨이 생겨나게 된다.

◆ ‘플라즈마 수소분열융합 보일러’는 폭발의 위험이 전혀 없어

마치 1+1=2처럼 이러한 핵융합의 과정이 계속 진행이 되면 초고온의 아주 큰 에너지가 발생하게 되는데 이러한 원리를 이용하여 초고온의 플라즈마가스를 생성해 낼 수가 있다. 바로 이러한 원리를 이용하여 만들어지는 것이 바로 ‘플라즈마 수소분열융합보일러’이다.

고압 진공상태의 초고온 플라즈마의 분열, 융합반응을 통해 생성된 중성자의 열(熱)에너지가 증기를 발생시키고, 플라즈마로 변한 중수소가 분열, 융합반응을 일으키면서 헬륨과 다량의 중성자가 발생되게 되는데, 이때에 방출되는 열(熱)에너지로 초고온을 얻는 방식이 바로 ‘플라즈마 수소분열융합보일러’가 채용하는 방식이다.

수소 1㎏은 35,000㎉의 에너지를 방출한다. 전기로 물(H₂O)에서 수소와 산소를 분리분열하고, 수소로 에너지를 얻기 위해 다시 결합융합을 시킨다. 수소와 산소가 물로, 물이 다시 수소와 산소로 그 형태를 바꿔 순환하는 형태로 그런 순환과정이 동작되기 위하여서는 외부에서 최소적정량의 물과 전기에너지가 유입되어야함을 그 전제조건으로 한다.

수소의 이런 분열과 융합의 과정에서 나타나는 질량의 감소가 바로 엄청난 양의 에너지로 방출되게 되는데 이것이 바로 ‘수소분열과 융합의 에너지’라고 정의할 수 있다.

이러한 플라즈마가스 생성의 원리를 이용하는 ‘플라즈마 수소분열융합보일러’는 임계점 이상(800~1,000℃)의 온도가 주어질 때에 발생되는 ‘플라즈마 상태의 높은 기체열에너지’를 이용하는 세계최초 ‘발명특허 제10-1288803호’의 난방장치 신기술(NET)이다. 이때에 동원되는 고도의 기술이 바로 ‘수소분열기술’과 ‘중수소융합기술’이다.

항간에 수소폭탄을 연상하는 사람들은 간혹 수소라는 용어가 들어가는 제품이기에 ‘플라즈마 수소분열융합보일러’가 폭발의 위험이 있는 것으로 오해를 하는 경향들이 있다. 그러나 수소 중에서 폭발의 위험이 전혀 없고 가장 안전한 중수소를 활용하는 기술이기에 그런 걱정은 떨쳐버려도 된다.

◆ KSN에너지, 플라즈마 보일러로 ‘농촌창조경제와 에너지혁명’ 시동걸어

(주)KSN에너지[www.ksnenergy.com/)는 (주)KS노엘연구원(www.ksnollab.com/)에서 R&D한 에너지 관련분야 신기술들을 기술이전과 함께 통상실시권을 부여받아 개발, 제작생산, 판매를 하는 신기술로 무장된 벤처기업이다. (주)KSN에너지가 보유하고 있는 지적재산권현황을 살펴보면 그 기술수준이 가히 놀랍다.

○ 난방장치(수소분열기를 이용한 난방장치), 특허 제10-1288803호

○ 농업용 열풍기, 특허 제10-0367757호

○ 방열기와 그를 이용한 난방장치 및 건조장치, 특허 제10-1109750호

○ 농업용 수소분열 열풍기, 특허 제10-0417947호

○ 축산분뇨처리장치 및 이를 이용한 발전장치, 특허 제10-1024106호

○ 임펠러 및 그를 이용한 수력 발전장치, 특허 제10-0995714호

○ 소금과 담수를 제조하는 장치, 특허 제10-1082109호

그리고 (주)KSN에너지가 진행하고 있는 R&D현황을 보면 국가가 아니고서는 도저히 민간 기업으로써는 엄두도 낼 수 없는 분야에서 신기술(NET)을 개발하기 위해서 구슬땀을 뿜고 있음을 알 수가 있다.

예컨대 ‘중수소포집장치’를 개발 중인데 그 개발진행률은 약30%정도이며, 이 신기술에서는 탱크개발이 관건이므로 이를 동시에 개발 중이라고 전해진다. 그리고 ‘플라즈마를 이용한 발전설비’를 개발 중인데 그 개발진행률이 이미 약30%정도에 이르렀다고 한다. 이렇게 (주)KSN에너지에서는 창조경제의 핵심을 이룰 ‘플라즈마 수소분열융합보일러’로 ‘에너지혁명’의 시동을 걸고 있는 셈이다. 세계가 깜짝 놀랄 신기술 신제품의 출시를 앞두고 있음이다.

◆ KSN에너지, ‘플라즈마 수소분열융합보일러’ 시범설치 희망자모집 중

(주)KSN에너지에서는 ‘적용대상에 따라 에너지효율(COP)이 최소3배~최고10배’에 달하는 “플라즈마 수소분열융합 보일러” 시범설치사업 희망자를 모집하는 공고를 곧 낼 예정이라고 전해진다. 설치희망자 모집의 신청기간은 2013년 8월26일~9월6일까지 2주간이다.

첫째 신청분야는 공공청사, 공공기관, 교육기관, 공동주택(중앙난방), 제조공장, 유리온실, 비닐하우스, 호텔, 업무빌딩, 상가빌딩, 찜질방, 등의 각 분야에서 1개소씩(중앙난방장치사용자)을 선발할 예정이다.

둘째 설치혜택은 ‘KSN플라즈마 보일러’ 판매(예정)가격의 30%를 할인(DC)해 적용할 예정인데, 규격별 판매예정가격은 (주)KSN에너지의 홈페이지에 제품사양 및 판매가격을 참조하면 된다.

셋째 신청접수는 (주)케이에스앤에너지 홈페이지(www.ksnenergy.com), 온라인문의-신청서(란)이나, 부득이한 경우는 ‘온라인신청서양식’에 의한 우편접수도 가능함하다고 한다.

넷째 서류심사를 거쳐 면접대상자를 개별통보하고, 개별인터뷰를 통해서, 설치적격 대상자의 발표를 2013년 9월30일에 한 후에, 2013년 10월1일~10월31일의 1개월의 기간에 모두를 설치해주는 일정이라고 한다.

◆ ‘플라즈마 수소분열융합보일러 실험설치농가’의 사례 인터뷰

[인터뷰1: 황대연/010-4485-2612]
남원시 금지유기농협회 회장 ‘황대연’입니다. 본인의 비닐하우스 780평에 예전에 사용했던 기존보일러는 기름을 사용해서 스팀 17만㎉를 발생시켰습니다. 이 기름보일러는 1일에 기름 300ℓ를 사용해 780평의 비닐하우스에서 낼 수 있었던 가장 높은 온도는 약8~10℃정도였습니다. 그런데 이런 온도에서는 고온작물을 재배할 수가 없었습니다.

비닐하우스의 실내온도 10℃를 유지하는 데에도 이 옛날의 기름보일러는 1일에 평균 37만~45만원의 기름 값이 들어갔습니다. 그리고 10℃라는 온도의 기점부터 그 이상으로 1℃씩 온도를 올리는 데에 들어가는 기름은 최초 8~10℃까지 올리는 기름의 2배 이상을 사용하여도 도저히 올릴 수가 없어서 겨울철의 하우스 작물재배를 포기하고야 말았습니다.

그런 이후에 일명 ‘플라즈마 보일러’와 인연이 되어 전기60㎾를 증설(승압)하여 ‘실험용 플라즈마 보일러’를 설치하게 되었습니다. 이 ‘실험용 플라즈마 보일러’를 설치하기 이전에도 타사의 전기보일러를 저희 비닐하우스에 설치하여 실험을 해보았으나 결과적으로 실패를 하였기에 솔직하게 반신반의를 했었습니다.

그러나 이 ‘실험용 플라즈마 보일러’를 설치하여 1달 전기료를 약150~170만원으로 모두 해결할 수 있었고, 비닐하우스의 실내온도도 또한 20~25℃를 맞출 수가 있었습니다. 그래서 겨울철에도 고온작물인 멜론을 재배했고 지금도 쭉~ 재배하고 있습니다.

2007년부터~2013년 현재까지 5년 이상을 사용하고 있지만 아직까지 고장이 한 번도 나지 않았습니다. 다만 단점이 있다면 전력이나 전류가 부족할 경우에는 기계가 정상적으로 본래의 기능과 성능을 발휘하지 못한다는 점입니다. 충분한 전력만 공급된다면 이러한 문제점은 모두 해결될 것입니다.

‘실험용 플라즈마 보일러’의 ‘특허등록 결정서’가 2013년 6월27일 나왔다고 통보가 왔고, 이를 상용화하기 위한 (주)KSN에너지가 설립되었다는 통보를 받고 납품계약을 체결하고 최종구매를 하게 되었습니다.

[인터뷰2: 이정은/010-6739-0919]
남원시 ‘아이팜’농장의 ‘이정은’입니다. 본인의 비닐하우스는 1,000평입니다. 우연히 이웃에서 비닐하우스 농사를 하시는 황대연 어르신의 소개로, 일명 ‘플라즈마 보일러’와 인연이 되어 전기90㎾를 증설(승압)하여 ‘실험용 플라즈마 보일러’를 설치하게 되었습니다.

이 ‘실험용 플라즈마 보일러’를 설치하여 1달 전기료를 약190만원으로 모두 해결할 수 있었고, 비닐하우스의 실내온도도 또한 22℃를 맞출 수가 있었습니다. 그래서 겨울철에도 중온작물인 딸기를 재배했고 재배하고 있습니다.

2010년부터~2013년 현재까지 2년 이상을 사용하고 있지만 아직까지 고장이 한 번도 나지 않았습니다. 다만 단점이 있다면 전력이나 전류가 부족할 경우에는 기계가 정상적으로 기능과 성능을 발휘하지 못한다는 점입니다. 충분한 전력만 공급된다면 이러한 문제점은 모두 해결될 것입니다.

‘실험용 플라즈마 보일러’의 ‘특허등록 결정서’가 2013년 6월27일 나왔다고 통보가 왔고, 이를 상용화하기 위한 (주)KSN에너지가 설립되었다는 통보를 받고 납품계약을 체결하고 최종구매를 하게 되었습니다.

nbh1010@naver.com

□글/노병한〈박사/자연사상칼럼니스트/한국미래예측연구소-소장/(주)KS노엘연구원-회장/(주)KSN에너지-회장〉

원본 기사 보기:브레이크뉴스

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