[스크랩] 로켓스토브Rocket Stove의 장점과 열에너지 이용

로켓스토브Rocket Stove의 장점과  열에너지 이용

1. 장작을 똑바로 세울 수 있기때문에 장작 끝에 연소점을 집중시킬 수 있다. 중력에 의해 자동으로 장작이 연소실 밑으로 타 들어간다.

 

2. 로켓스토브의 연소실 구조는 급격한 각을 가진 'J' 자 형태이다. 이러한 형태 때문에 낮은 연소실 입구로 차갑고 무거운 공기가 빨려들어가고 높은 열기상승구(수직 연통)쪽으로 뜨겁고 가벼워진 열기가 밀려 올라간다. 'J'자 형태의 연소부 구조가 로켓스토브의 핵심구조라 할 수 있다.

 

 

 

3. 연소실과 연소로가 단열처리 되어 있어 고온을 유지하게 되고 완전 연소된다.  

(단열 = 고온= 완전 연소 = 고효율 = 화목 절감)

 

 

4. 열기가 상승하게 되는 수직연통(열기상승구)이 내장되어 있고 단열재로 감싸져 있어 고온을 유지하고 화염과 열기의 흐름을 로켓처럼 가속시킨다.

 

연통의 역할과 열기의 흐름

 

  야외에서 장작 더미에 불을 붙이면 휘발성 나무 기름과 나무 가스가 발생하면서 여기에 불이 붙어 지속적으로 연소된다. 장작불은 지나치게 화력이 높기 때문에 가까이 가기 쉽지 않을 뿐 아니라 주위에 오래 앉아 있으면 연기 때문에 눈이 아프고 눈물이 나기 싶다. 나무 연기는 냄새는 좋을 지 모르나 대부분이 유독 가스이기 때문에 해롭다.  장작불 가까이 있는 사람만 따뜻하고 대부분의 열을 공기중으로 급격히 사라진다.

 

 장작더미에 연통을 세우면 연통은 연기와 불꽃을 빨아들인다. 연통 안쪽이 연통 바깥쪽 보다 온도가 높기 때문에 연통 안쪽의 공기가 더 가볍고 뜨꺼워진다. 상대적으로 연통 주변의 공기는 온도가 낮고 무겁기 때문에 연통 아래로 모였다가 연통 속으로 빨려 올라가게 된다. 이때 연기와 불꽃, 열기가 함께 연통 속으로 빨려들어가게 된다. 흡입력은 연통의 높이와 화력에 따라 달라진다. 화력에 높을수록 연통을 높일 수 있다. 연통이 높고 상대적으로 온도가 낮은 경우나 연통 높이가 낮고 온도가 높은 두 경우 모두 같은 효과를 기대할 수 있다. 연통의 높이가 비록 낮다고 하여도 연통을 단열해서 온도를 높이면 강력한 흡입력을 갖게 할 수 있다.

 

  화목난로는 난로 안에 장작을 넣고 불을 붙인다. 장작이 연소되면서 집 안의 차가운 공기가 화목난로의 입구를 지나 장작 사이를 통해 밀려들어온다. 장작불에 의해 뜨거워진 연소 가스는 연통을 통해 배출된다. 차가운 공기, 즉 산소 공급이 부족하게 되면 장작은 불완전 연소된다. 차가운 공기가 너무 많이 공급되면 고온의 연소가스가 희박해진다. 또한 화목 난로 안의 연소실 온도가 낮아진다. 연소실 온도가 떨어지면 역시 불완전 연소가 일어난다. 화목 난로가 제대로 구실을 하려면 연통의 온도가 높아야 한다. 그러나 만약 연통의 대부분이 건물 밖에 있다면 상당한 열을 공중으로 날려보내게 된다. 화목 난로의 열을 최대한 잡아 두기 위해서는 화목난로 안에 내장 배기지연판(내장 댐퍼) 을 달아두는 것이 효과적이다. 내장 배기지연판(내장 댐퍼)을 단 것 만으로도 연통을 통해 실외로 빠져나가는 배기가스 온도를 낮출 수 있다. 실외로 빠져나가는 연기의 온도가 낮다는 것은 그 만큼 집밖으로 날려보내는 열에너지가 준다는 걸 의미한다. 

 

 로켓스토브의 내장 연통

 

  로켓스토브가 다른 화목난로와 확연하게 다른 점은 수직연통(열기상승구)이 화목난로 안에 내장되어 있다는 점이다. 이렇게 연통을 내장하게 되면 배기 가스의 열을 최대한 자체에 잡아둘 수가 있고 연통을 고온으로 유지할 수 있을 뿐 아니라 강력한 흡입력을 갖는다. 기본형의 로멧스토브 안에 내장된 수직연통의 높이는 보통 91.48cm 정도이다.  이 수직연통(열기상승구) 안의 온도는 대략 섭씨 640~970도 정도이다. 고온의 배기가스는 수직연통을 감싸고 있는 열교환기 드럼통을 통과하면서 온도는 섭씨 257~367도까지 떨어진다. 열교환기 드럼통을 통해 열이 방안의 공기를 데우는 데 사용되기 때문이다. 그 다음 축열체로 사용되는 흙침대나 흙의자 밑의 수평연통을 지나면서 다시 32~92도 정도까지 식는다. 이때 열은 흙침대나 흙의자에 저장된 후 방안으로 열을 서서히 방사한다. 이러한 과정을 거쳐 집 안을 충분히 데운 후 마지막으로 차가워진 배기가스가 집밖 연통을 통해 배출된

다.

 

 5. 열복사, 대류, 축열(열전도) 난방 기능이 결합되어 있어 최대한 화목난로의 열에너지를 동시에 이용할 수 있다. 

 

6. 열기를 연소실에서 연소로, 열기상승구(수직 연통), 열교환 드럼통, 흙의자나 흙침대, 방바닥 밑으로 밀어 보낼 수 있다. 즉 공간난방과 바닥난방을 겸할 수 있다.

 

7. 연소부와 축열부가 기능적으로 연결되어 있어 열을 오랜 동안 저장할 수 있으며 자연적인 가구의 역할을 한다.

 

 

열복사, 열전도, 대류

  열은 항상 열평형을 이루려는 성질이 있다. 즉 뜨거운 물질은 항상 보다 차가운 물질을 데워서 같은 온도로 만들려는 성질을 갖고 있다. 열평형은 열복사(방사), 대류, 열전도를 통해 이뤄진다.

 

  열복사(방사)는 열에너지가 곧바로 공간으로 전달되는 현상이다. 마치 태양빛이 온 대지를 따뜻하게 하는 것처럼 뜨거운 물질로부터 열에너지가 공간으로 쏘여진다고 생각하면 이해하기 쉽다. 다만 화목난로에서 방사되는 파장이 긴 열에너지는 사람이 볼 수 없다. 열복사 에너지는 모든 방향에서 열을 흡수하거나 반응하는 물질을 만날 때까지 직선으로 움직인다. 열복사의 가장 큰 단점은 표면만을 가열시킬 수 있다는 점이다. 만약 어떤 장애물이 놓여 있다면 그 뒤에 있는 물질은 가열되지 않는다. 마치 뜨거운 여름에도 햇빛을 가린 그늘 아래 있으면 시원한 것과 같은 이치이다.

대류는 공기나 액체의 흐름과 순환을 통해 열을 전달하는 현상이다. 화목난로 위의 공기는 뜨겁게 달궈지고 방 위로 올라간다. 다시 차가워진 공기는 방 바닥으로 내려오게 된다. 이러한 대류가 반복되면서 집 안의 공기가 따뜻해지게 된다. 대류 난방의 가장 큰 단점은 주로 위쪽이 따뜻해진다는 점이다. 대류난방기를 사용할 경우 대부분 천정 쪽이 가장 따뜻하다.

  열전도는 접촉에 의해 열이 전달되는 현상이다. 열전도는 항상 뜨거운 물질에서 차가운 물질로 열평형을 이루면 일어난다. 열전도는 대류와 달리 위 아래 옆 어느 방향으로든지 일어난다. 돌이나 흙의 경우 밀도가 높을 수록 열전도가 빨리 일어난다. 석회석이나 벽돌은 중간 정도이다.  돌이나 흙은 열을 빨리 흡수하지만 일단 뜨거우지면 서서히 열을 집안으로 방출한다. 단열재는 열이 전달되는 속도를 늦추는 물질이다. 열전도에 의한 열전달을 늦추기 위해서는 밀도가 작고 가벼운 물질을 사용하면 된다. 대부분 가볍고 밀도가 낮은 물질은 그 안에 공기가 차 있는 공극이 있다. 잘 알려진 화학단열재인 스치로폼은 말 그대로 공기주머니 덩어리라 볼 수 있다. 사실 공기는 가장 훌륭한 단열재인 셈이다. 공극이 많은 부석이나 질석은 열전도가 가장 늦게 일어난다. 부석이나 질석의 공극 안에 있는 공기가 열전도를 방해하기 때문이다. 때문에 이러한 경량광물을 단열재로 많이 사용한다. 

 

8. 특히 완전 연소에 가까울 정도로 연소효율이 높아  장작 사용량을 획기적으로 줄일 수 있다.

 

9. 경제적인 비용으로 만들기 쉽다.

출처 : 로터스가든 lotusgardenn.

글쓴이 : yain 원글보기

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