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저탄소 기술인 바닥복사난방 시스템은 어떻게 동작할까?
  • 한국에너지정보센터
  • 승인 2021.08.31 21:37
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Caius Sergius Orata는 Vitruvius에 의해 hypocaust를 발명한 공로를 인정받고 있습니다. 라틴어 hypocaustum에서 직역한 이 단어는 아래에서 접근한다는 것을 의미합니다. hypocaust는 용광로를 이용한 난방시스템으로 장작이 끊임없이 타는 용광로에 연결되어 구멍을 통해 열을 공급합니다.

hypocaust는 과거에 로마 제국에서 부유층의 건물들과 유명한 공중 목욕탕들을 달구는데 사용됐었습니다. 비슷한 예시로는 동양에 온돌이 있습니다. 삼국시대(기원전57년~668년)에 개발된 것으로 추정되지만, 연구진은 그 훨씬 이전에 이 방식이 사용되었다고 말했습니다. 이 시스템 또한 대부분의 난방 시스템처럼 불을 직접 열원으로 사용하려 하지 않고 아궁이(기초적인 목재 난로)에서 나오는 연기의 흐름을 통해 난방을 하는 원리였습니다. 이 방식의 이점은 근래에 미국의 가정용 난방과 도쿄의 중요한 임페리얼 호텔에서 사용되기 시작했습니다. 그렇다면 현재 바닥복사난방 시스템은 어떤 기술을 가지고 있을까요?

바닥복사난방은 공기 전도, 방사선 및 대류를 통해 작동합니다. 시스템을 조립하는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다. 전기 저항을 이용하는 방법과 물이 흐르는 얇은 호스를 이용하는 방식입니다. 위 두 방법은 공통적으로 시공 또는 개보수 시 바닥에 매립되며, 구조물에 콘크리트로 고정되어 있기 때문에 숨겨진 상태로 유지되고 쉽게 접근할 수 없습니다. 온수 또는 전기 저항을 통해 바닥재가 가열되면서 내부에 가열된 공기가 방사됩니다. 열역학 법

칙에 따라 따뜻하고 가벼운 공기가 위로 흐르고 차가운 공기가 아래로 이동하게 되면서 공간을 완전히 가열하게 됩니다. 기존 라디에이터의 경우, 실내 공기를 지나치게 건조하게 하여 거주자에게 알레르기와 호흡기 문제를 유발하기도 했지만 바닥복사난방에서는 이러한 걱정을 할 필요가 없습니다.

위에서 설명한 두 가지 방식을 좀 더 자세히 설명하도록 하겠습니다. 첫째, 전기바닥난방 시스템의 경우 구성이 크게 간소화됩니다. 정원용 호스와 유사한 절연층으로 둘러싸인 전기 공급 장치, 온도조절기 및 전기 저항이 필요합니다. 이것들은 보온 자재 위에 올린 후 바닥에 배치합니다. 이 솔루션의 최대 단점은 높은 에너지 소비량입니다.

둘째, 물 순환 바닥복사시스템은 가열된 물이 바닥에 내장된 코일을 통과하여 난방을 하는 방식입니다. 이 방식의 단점은 이동중에 열이 식으면 지속적으로 가열해줘야 하다 보니 에너지 관점에서 비효율적입니다. 물을 가열할 때에는 가스 보일러, 디젤 오일, 태양열 또는 전기 저항과 같은 여러 가지 방법으로 가열할 수 있습니다. 과거에는 강철과 구리관이 쓰이기도 했습니다. 오늘날 대부분의 시스템은 폴리에틸렌과 PEX(교차 폴리에틸렌)와 같은 유연하고

내성이 강한 재료를 사용합니다. 이 방식은 가격이 저렴할 뿐만 아니라 일반적으로 전기를 많이 사용하지 않기 때문에 환경 친화적입니다. 많은 사람들이 바닥복사시스템에 대해 비싼 시스템으로 생각하고 있지만, 보도, 도로, 활주로, 심지어 축구장 잔디 밑 공공장소나 심지어 도시공간에서도 이 방식을 할 정도로 대중화 되어있습니다.

특히 날씨가 급격히 추워질 때는 일부 부동액과 물을 섞어 물이 얼지 않게 함으로써 동작을 유지할 수 있다는 점에서 안정적인 장점이 있습니다.

추운 지역의 주택 유지비에서 저 효율 난방 시스템이 많은 부분을 차지하여 큰 비용을 부담하는 경우를 종종 볼 수 있습니다. 바닥복사시스템은 이러한 추운 지역에서 비용면이나 안전성을 봤을 때 가장 적합한 선택이 될 수 있습니다. 더불어 학교나 사무실과 같은 공공 및 집단 건물과 같이 안정적이고 설계가 잘 된 공간에서는 적합한 방식입니다.

 

한국에너지정보센터  kecenter@hanmail.net

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