산업용 보일러 전문기업 대열보일러가 최근 ‘예혼합 가스의 공연비 조절시스템을 적용한 고효율 보일러 기술’로 녹색기술인증을 획득하며 산업용 보일러의 고효율·저탄소·저NOx 전환에 속도를 내고 있다.

 

이번 녹색인증기술은 탄소저감분야 중 에너지 다소비기기 및 산업공정 고효율화 영역에 해당하는 보일러 고효율화 기술이다. 적용 모델은 OMF-100G, SMF-100G이며 기술의 핵심은 연료와 공기를 사전에 혼합해 최적 공연비로 공급하는 예혼합 연소시스템에 있다.

 

기존 산업용 보일러는 연소 안정성을 확보하기 위해 과잉공기를 많이 투입하는 방식이 일반적이다. 그러나 과잉공기가 많아질수록 연소에 직접 필요하지 않은 공기까지 가열해야 하므로 배기가스 손실이 커지고 보일러효율이 저하된다. 또한 고온 화염영역에서는 질소산화물(NOx) 발생이 증가해 환경규제 대응에도 한계가 있다.

 

대열보일러의 녹색인증기술은 이러한 문제를 해결하기 위해 연료와 공기의 혼합비, 즉 공연비를 정밀하게 제어하는 예혼합 가스 공급방식을 적용했다. 가스와 공기를 버너 전단에서 균일하게 혼합한 뒤 Pre-Mix Burner에 공급함으로써 연소불균일을 줄이고 저공기비 조건에서도 안정적인 연소가 가능하도록 한 것이 특징이다.

 

메탈파이버 Pre-Mix Burner로 저공기비 연소 구현

이번 기술의 가장 중요한 구성요소는 메탈파이버를 적용한 Pre-Mix Burner다. Pre-Mix Burner는 연료와 공기를 미리 혼합해 연소시키는 방식으로 짧고 넓게 분포된 화염을 형성한다. 짧은 화염은 고온 화염영역을 줄여 NOx 발생을 억제하는 데 유리하며 화염이 넓게 분산되기 때문에 열교환면으로의 열전달 효율도 높일 수 있다.

 

대열보일러는 편조구조의 고품질 메탈파이버를 적용해 예혼합 버너의 연소 안정성을 높였다. 메탈파이버 버너는 미세한 구조 차이만으로도 연소상태와 배출성능이 달라질 수 있어 정류판 설계, 혼합공기 분포, 화염 안정화 기술이 중요하다. 대열보일러는 다년간 축적한 보일러 설계기술을 기반으로 정류판과 버너 구조를 최적화해 저공기비 조건에서도 안정적인 초저NOx 연소를 구현했다.

 

대열보일러의 녹색인증기술은 O₂ 4% 기준 NOx 20ppm 이하, CO 10ppm 이하 배출을 목표로 설계됐다. 이는 단순히 연소온도를 낮추는 방식이 아니라 연료·공기 혼합특성을 개선하고 화염형상을 제어해 저배출과 고효율을 동시에 달성하는 접근이라는 점에서 의미가 크다.

 

특히 기존 건타입 버너와 비교할 때 Pre-Mix Burner 적용으로 NOx 배출을 약 20ppm 수준 절감하는 효과가 확인됐다. 산업용 보일러가 대기오염물질 배출관리 대상이라는 점을 고려하면 이러한 저NOx 성능은 향후 강화되는 환경규제 대응에 중요한 경쟁요소가 될 전망이다.

 

공연비 제어… 연료손실·송풍동력 절감

예혼합 공연비 제어기술의 핵심은 연소에 필요한 공기량을 과도하게 투입하지 않고 부하조건에 맞게 정밀하게 조절하는 데 있다. 연소용 공기를 줄이면 불필요한 공기를 가열하는 데 사용되는 열손실이 줄어든다. 이는 곧 연료사용량 절감과 보일러효율 향상으로 이어진다.

 

또한 공기량이 줄어들면 송풍기가 공급해야 하는 풍량도 감소한다. 이에 따라 송풍기 소비전력 절감효과까지 기대할 수 있다. 보일러효율 향상을 연료 측면에서만 접근하는 것이 아니라 연소공기 공급계통의 전력사용량까지 함께 줄이는 시스템 고효율화 기술이라는 점에서 차별성이 있다.

 

대열보일러는 송풍기 제어에 PWM제어와 인버터제어방식을 적용했다. PWM제어는 일정한 주기 내에서 필요한 만큼 전력을 공급해 송풍기 회전수를 제어하는 방식이다. 소용량 보일러의 경우 별도 인버터를 추가하지 않고도 송풍기 회전수제어가 가능해 제어반, 인버터, 부대장치 구성을 단순화할 수 있다.

 

부하가 큰 제품이나 운전조건에 따라서는 인버터제어를 적용해 송풍기 회전수를 부하에 비례해 제어한다. 이를 통해 저부하 운전 시 송풍동력을 크게 줄이고 최적 연소상태를 유지할 수 있다. 결과적으로 연료비 절감, 전력비 절감, 소음저감, 배출가스 저감 효과를 동시에 확보할 수 있다.

 

컴팩트 연소실 설계…동급 보일러대비 크기 약 45% 절감

Pre-Mix Burner의 단염 특성은 보일러 구조 설계에도 직접적인 영향을 미친다. 기존 버너는 화염길이가 길어 충분한 연소실 공간을 확보해야 하지만 예혼합 버너는 짧은 화염을 형성하기 때문에 열교환기 또는 피가열물에 보다 근접한 배치가 가능하다.

 

대열보일러는 이러한 특성을 활용해 컴팩트 연소실 구조를 구현했다. 기존 동급 보일러대비 전체 크기를 약 45% 절감할 수 있으며 이에 따라 설치면적 절감과 기계실 공간 활용성 향상이 가능하다.

 

산업용 보일러는 공장, 병원, 호텔, 식품공장, 세탁공장, 공공시설 등 다양한 현장에서 사용되지만 설치공간 제약이 큰 경우가 많다. 특히 기존 보일러 교체시장에서는 기존 기계실 면적 안에서 고효율·저NOx설비로 전환해야 하기 때문에 보일러의 컴팩트화는 중요한 경쟁요소가 된다.

 

대열보일러의 기술은 단순히 버너만 교체하는 방식이 아니라 예혼합 연소특성에 맞춰 연소실, 열교환 구조, 송풍제어, 배기가스 회수장치를 통합 설계했다는 점에서 시스템 고효율화 기술로 평가된다.

 

에코노마이저로 배기가스 잠열 회수

대열보일러는 에코노마이저를 적용해 배기가스로 버려지는 열을 회수하도록 했다. 산업용 보일러의 주요 열손실은 배기가스를 통해 발생한다. 배기가스온도를 낮추고 회수열을 급수 예열에 활용하면 연료사용량을 줄일 수 있으며 보일러 전체 효율도 향상된다.

 

이번 기술은 에코노마이저를 통해 배기가스의 잠열을 흡수하고 급수온도를 상승시킨다. 급수온도가 높아지면 보일러가 동일한 증기 또는 온수를 생산하기 위해 투입해야 하는 연료량이 감소한다. 동시에 외부로 배출되는 배기가스온도가 낮아져 열손실을 최소화할 수 있다. 이는 예혼합 저공기비 연소, 송풍동력 절감, 폐열회수 기술이 결합된 구조다. 즉 연소단계에서는 과잉공기와 NOx를 줄이고, 송풍계통에서는 전력사용량을 줄이며 배기계통에서는 버려지는 열을 회수하는 다중 고효율화 방식이다.

 

기수분리기·수위제어로 증기품질 안정화

고효율 보일러에서 효율만큼 중요한 요소는 증기품질과 운전안정성이다. 대열보일러는 연소량과 압력이라는 두 가지 운전 파라미터에 대응하는 수위제어기술과 원심력을 활용한 기수분리기 설계를 적용했다.

 

기수분리기는 증기 중에 포함된 수분을 분리해 건도가 높은 증기를 공급하기 위한 장치다. 증기건도가 낮으면 사용처에서 열전달 효율이 떨어지고 배관계통의 워터해머, 부식, 설비효율 저하 등의 문제가 발생할 수 있다.

 

대열보일러는 부하변동 상황에서도 안정적인 수위제어와 기수분리를 통해 높은 증기건도를 확보하도록 했다. 이는 산업현장에서 보일러가 다양한 부하조건으로 운전된다는 점을 고려한 설계로, 단순한 효율 향상을 넘어 실제 운전 신뢰성을 높이는 요소다.

 

고효율에너지기자재 인증으로 성능 입증

대열보일러의 OMF-100G와 SMF-100G는 한국에너지공단 고효율에너지기자재 인증도 획득했다. OMF-100G는 정격연속증발량 1.0톤급 산업·건물용 가스보일러로 효율 91.6%를 인정받았으며 SMF-100G는 효율 92.5%를 인증받았다.

 

이들 제품은 고효율 인증을 통해 에너지성능을 객관적으로 입증했으며 녹색기술인증에서는 예혼합 공연비 제어, Pre-Mix Burner, 송풍제어, 에코노마이저, 컴팩트 연소실 등 핵심기술의 결합을 통해 시스템효율 향상을 구현한 점이 주요 평가요소로 제시됐다.

 

특히 이번 기술은 ‘보일러·연소기기 고효율화’ 영역에서 고효율에너지기자재 인증 성능기준을 충족하고 핵심부품 조합에 의한 시스템 효율 향상을 달성한 사례로 볼 수 있다.

 

대열보일러는 이번 기술과 관련해 ‘예혼합 가스의 공연비 조절 방법 및 이를 이용하는 보일러 시스템’ 특허를 확보했다. 해당 특허는 2025년 11월 등록됐으며 예혼합 가스의 공연비 조절과 이를 이용한 보일러 시스템 구현방식이 핵심이다.

 

개발과정은 시장조사, 기술제휴 검토, 국산화 설계, 실험용 보일러 제작, 배기가스 분석, 안전장치 성능시험, 부품 내구성시험, 소음측정, 건도측정, 고효율인증 및 저NOx버너 인증 준비 등 단계적으로 진행됐다.

 

특히 제품 국산화 설계과정에서는 버너 설계, 에코노마이저 설계, 보일러 본체 설계, PWM·인버터 송풍시스템 설계, 자동제어장치 설계 등이 함께 추진됐다. 이는 예혼합 버너를 단순 적용하는 수준을 넘어 보일러 전체 시스템을 국내 인증기준과 산업현장 적용조건에 맞춰 재설계한 과정으로 볼 수 있다.

 

교체수요 겨냥…공공·산업용 보일러시장 확대 추진

대열보일러는 이번 기술을 기반으로 국내 관류보일러 교체시장을 적극 공략할 계획이다. 국내에 약 10만대 규모의 관류보일러가 설치돼 있는 것으로 추정되며 보일러 구조 특성상 10~15년 주기의 교체수요가 발생한다. 이에 따라 매년 약 7,000대 규모의 교체시장이 형성될 수 있다는 전망이다.

 

최근 고효율 설비 선호 확대, 대기오염물질 배출규제 강화, 공공부문 녹색제품 구매 확대 등이 맞물리면서 산업용 보일러시장에서도 친환경·고효율 제품 전환이 본격화되고 있다. 대열보일러는 기존 영업망과 신규 거래처 확보를 통해 민간 산업현장 판매를 확대하는 한편 조달청 우수제품 등록을 추진해 공공기관 시장 진입도 강화할 방침이다.

 

해외시장 확대도 추진된다. 대열보일러는 베트남 하노이와 호치민 영업거점을 기반으로 동남아시장 공략을 계획하고 있다. 베트남은 국가 온실가스감축목표를 수립하고 에너지효율 및 저탄소 설비 확대를 추진하고 있어 고효율 산업용 보일러 수요가 확대될 가능성이 크다.

 

대열보일러는 이번 예혼합 공연비 제어기술을 관류보일러에 한정하지 않고 온수보일러, 다관형 보일러, 소형소각로 등 다양한 연소시스템으로 확대 적용할 계획이다. 특히 Pre-Mix Burner의 단염·저NOx 특성을 활용해 평판형 수평식 예혼합 버너 개발도 준비하고 있다. 향후 NOx 배출규제가 더욱 강화될 경우 20ppm 이하 수준을 넘어 7ppm 이하 초저NOx기술 확보가 중요한 경쟁력이 될 수 있기 때문이다.

 

대열보일러는 산업통상부 국가과제인 제조분야 온실가스·미세먼지 동시저감 기술개발과 연계해 차세대 예혼합 버너기술 확보를 추진하고 있다. 이를 통해 보일러뿐만 아니라 다양한 산업용 연소기기에 적용 가능한 저탄소·저녹스 연소 플랫폼으로 기술을 확장한다는 구상이다.

 

산업용 보일러, 저탄소 고효율 경쟁 본격화

1970년 설립된 대열보일러는 저탄소 콘덴싱 노통보일러, 저탄소 콘덴싱 관류보일러, 저탄소 투인노통 보일러, 선박용 보일러, 무압관수식 보일러, 진공보일러, 급수유닛시스템 등을 생산해온 산업용 보일러 전문기업이다.

 

콘덴싱 보일러시스템, 이중효용 이코노마이저 보일러시스템, 저NOx 인버터 보일러, 초저NOx 보일러, 보일러 송풍기 모터 제어장치, 보일러 급수제어장치 등 고효율·저배출 관련 기술을 지속적으로 확보해왔다.

이번 녹색기술인증은 산업용 보일러시장이 단순 내구성과 가격경쟁 중심에서 고효율, 저탄소, 저녹스, 컴팩트화, 운전비 절감 중심으로 전환되고 있음을 보여준다. 특히 연소기술, 송풍제어, 폐열회수, 열교환 구조, 증기품질 제어를 통합한 시스템 기술이 향후 보일러기업의 핵심 경쟁력이 될 전망이다.

 

대열보일러의 예혼합 공연비 제어 고효율 보일러 기술은 연료비와 전력비 절감, NOx 및 CO 배출저감, 설치면적 절감, 증기품질 안정화라는 산업현장의 요구를 동시에 겨냥한 기술이다. 탄소중립과 대기환경 규제가 강화되는 가운데 산업용 보일러의 녹색전환을 견인할 수 있을지 주목된다.