[스크랩] 숲과 사람을 생각하고 만든 로켓스토브

2장 숲과 사람을 생각하고 만든 로켓스토브
중남미, 동남아시아, 아프리카의 원주민들을 포함해서 전세계 10억 이상의 사람들이 아직도 나무를 난방과 요리에 사용하고 있습니다.
전세계 수많은 환경단체들이 이들에게 로켓스토브를 보급하는데 많 은 노력을 기울이고 있습니다. 로켓스토브는 적은 땔감으로도 충분한 열량을 낼 수 있기에 화목으로 사라지는 산림자원을 보호할 수 있기 때문입니다. 로켓스토브는 연기와 그을음이 적게 나기 때문에 나무 화덕을 사용하는 수 많은 사람들의 건강을 개선할 수 있기 때문입니 다. 나무를 구하기 어려운 건조지역에서 비싼 땔감을 사느라 가난한 사람들의 경제적 살림은 더욱 악화되어 왔습니다. 그러나 로켓스토브 는 기존의 화덕들보다 1/4~1/10 정도의 적은 양의 화목으로 요리를 할 수 있기 때문에 땔감에 드는 비용을 줄이고 그들의 경제적 조건을 개선시킬 수 있기 때문입니다.

 

 

따뜻한 치마를 두른 화덕

 

 

 

화덕만 30년 이상 연구해 온 위나르스키 박사와 그 연구팀은 1980년대 초 그 동안의 화덕 연구를 바탕
으로 연소율과 열전도율을 높일 수 있는 간단한 화덕 모델을 개발했습니다. 그을음이나 목초액을 거의
남기지 않고 나무 땔감을 연소시킬 수 있을 뿐 아니라 솥에 전달되는 열효율을 높인 솥치마(Pot Skirt)를
두른 개량된 로켓스토브를 만들었습니다. 솥치마는 솥 둘레를 금속판이나 그밖의 것으로 막아 화덕과 솥
사이의 좁은 틈으로 열기가 스쳐지나가도록 만든 장치입니다.

 

 

(그림2-1 솥치마를 두른 개량 화덕)
Box Tip : 열전도율을 높이는 방법 세 가지
화덕을 단열처리하고 솥치마를 두르기만 해도 열전도를 높이는 아래 세가지 설계 원칙
을 간단하게 충족시킵니다.
1. 가능한 고온의 열기가 솥 주변을 훑으며 지나가도록 만듭니다.
2. 열교환 또는 열전도가 일어나는 면적 (불길에 닿는 솥의 표면적)을 최대한 넗힙 니다..
3. 솥 주변을 지나는 뜨거운 열기의 속도를 최대한 높인다. 빠르게 흐르는 열기는 가열을 지연시키는 공기층이 솥 주변에 정체되는 것을 막습니다.

 

솥치마를 두른 개량된 로켓스토브는 화구(장작투입구)는 작고 땔감 받침이 설치되어 있습니다. 연소실
과 수직연통은 단열처리 되어 있고 솥 둘레엔 솥치마가 둘려져 있습니다. 이 화덕은 장작의 연소효율을
90% 정도까지 높일 수 있습니다. 솥으로 전달되는 열전도율은 최대40% 정도입니다. 연소효율과 열전
도율은 전혀 다른 문제입니다. 연소효율은 나무가 원래 가지고 있는 에너지를 얼마나 많이 연소시켜 열
에너지로 바꾸느냐와 관계가 있습니다. 열전도율은 열이 솥에 전달되는 비율인데 연료경제성, 즉 땔감을
줄이는 문제와 관계가 있습니다. 물을 끓이고 요리를 하는 데는 높은 화력이 필요한 게 아니라 적당한 화
력이 필요하고 얼마나 효과적으로 열을 전달하느냐가 관건입니다.

 

- 작은 화구(장작투입구)
개량 로켓스토브 화덕은 지나치게 많은 공기가 화덕 안으로 들어가 연소실을 냉각시키는 것을 억제하기
위해 장작투입구를 작게 만들었습니다. 연소에 필요한 공기가 적정한 만큼만 들어가면 연소효율이 높아
져 요리를 하는 데 땔감이 적게 듭니다. 이상적인 땔감과 공기(산소)의 비율은 13-18% 정도로 아주 적
은 양만 필요합니다. 무조건 많은 공기를 넣어 주는 것이 좋을 것이라는 통념과 다릅니다. 정작 연소에
필요한 공기는 차가운 공기가 아니라 미리 예열된 따뜻한 공기입니다. 가정용 간이 화덕에 가장 적당한
화구의 크기는 12cm x 12 cm입니다. 장작투입구와 연소실, 수직 연통 등 화덕의 주요 부분의 크기는 모
두 같아야 합니다. 그래야 열기와 연소가스가 원활하게 흐르게 됩니다.

 

- 땔감 받침
화구 안에 땔감 받침을 석쇠나 구멍 뚫은 철판으로 만들어 넣습니다. 땔감 받침은 장작을 조금씩 밀어넣
어 끝부분부터 조금씩만 연소시킬 수 있게 만듭니다. 한꺼번에 장작을 밀어 넣게 되면 불완전 연소가 일
어나고 연기와 연소가스를 내뿜게 됩니다. 땔감 받침을 만들면 연소에 필요한 공기가 장작 사이를 지나
화덕 안쪽 깊숙히 공급됩니다. 공기와 나무 가스가 잘 혼합되어야 고온 연소가 됩니다. 이러한 땔감 받침
의 높이는 화구(장작투입구) 높이의 1/3 위치가 적당합니다.

(그림2-2 땔감 받침과 공기의 흐름)

 

-화덕 단열
연소가 일어나는 연소실과 수직연통을 단열해야 깨끗하게 고온 연소됩니다. 열기가 지나가는 연소실과
수직연통을 감싸고 있는 화덕 몸체의 체적이 넓으면 그 만큼 연소 가스는 연통이나 굴뚝을 통해 빠져나
가 기 전에 더 빨리 식게 됩니다. 화덕을 단열하기 위해서 단열 성능이 우수한 내화 단열벽돌이나 톱밥을
섞어 만든 흙벽돌로 화덕 내부를 만듭니다. 연통과 같은 금속재료로 화덕 내부를 만들었을 경우엔 속돌,
부석, 화산재, 연탄재, 나무 숯, 왕겨 숯, 재를 섞은 진흙 반죽으로 화덕 내부를 감싸서 단열처리 합니다.

-짧은 수직 연통
솥 주변의 열기와 연소가스의 흐름을 높일 수 있는 방법은 짧은 수직 연통을 화덕에 내장하는 방법입니
다. 수직 연통을 연소실과 연결하면 화덕 내부에 상승기류가 생겨 열기의 상승과 공기의 흡입력을 높일
수 있습니다. 장작투입구와 연소실, 짧은 수직 연통은 굽은 팔처럼 직각으로 연결되어 있어서 사실상 연
소실과 수직연통을 구분할 수 없는 일체가 됩니다. 짧은 수직 연통은 결국 연통 겸 연소실을 겸하게 됩니
다.

 

 

 

(그림2-3 화구, 연소실, 수직연통 일체형 로켓스토브 구조)

 

 

-솥치마
솥치마는 자칫 바람막이 정도로 생각할 수 있습니다. 그러나, 솥치마는 화덕 위에 얹은 솥 둘레를 금속판
으로 둘러쳐서 화덕과 솥 사이의 틈을 좁게 만들어 열효율을 높이기 위해 만든 장치입니다. 솥치마는 금
속판이나 단열재를 섞은 진흙반죽으로 만들 수 있습니다. 솥치마는 바람만 막아주는 것이 아니라 솥의
바닥과 옆면에 뜨거운 열기가 솥치마와 솥 사이의 좁은 틈을 통해 스쳐 지나가게 만듭니다. 솥치마를 설
치하면 솥에 닿는 연소가스와 불꽃의 온도가 높아집니다. 솥 주위를 지나는 뜨거운 연소가스의 흐름 역
시 빨라집니다. 빠르게 지나가는 연소가스는 솥에 열기가 전달되는 것을 방해하는 솥 주변에 얉게 막을
이루고 있는 정체된 공기층을 쳐냅니다. 공기는 열전도성이 낮은 도체이기 때문에 열전도를 방해합니다.
솥에 열기를 제대로 전달하기 위해서는 뜨거운 연소가스와 솥의 접촉을 늘려야 합니다. 솥의 바닥면이
넓으면 넓을수록 불과 닿는 부분이 많아지고 열전도율이 높아집니다. 솥이 얹혀지는 화덕 윗부분은 안쪽
이 깊고 바깥쪽으로 위로 경사지면서 넓어지고 높아지게 만듭니다.

 

(그림 2-4 솥과 화덕의 각 부위와 열기의 흐름)

 

Box Tip : 화덕과 솥 각 부위의 간격
솥치마를 설치한 개량 로켓스토브를 만들면서 위나르스키 박사와 함께 일한 볼드윈Baldwin 박사는 열효율을 최대
로 높일 수 있는 화덕과 솥 각 부위의 적당한 간격을 밝혀냈습니다. 솥 바닥과 화덕 윗부분, 솥치마와 솥의 간격은
결국 불의 세기에 달려 있습니다. 불 붙은 화목이 많으면 많을수록 연소에 필요한 공기가 많아져야 하고 역류를 막
을 수 있도록 빠르게 공기가 공급되어야 합니다. 약한 불일 때는 솥과 화덕의 간격이 좁아도 문제가 없지만 센 불일
때는 간격이 좁으면 연소에 필요한 공기가 부족하게 됩니다. 간격이 넓으면 불이야 잘 붙겠지만 대신 솥에 전달되
는 열전도율이 떨어지고 많은 열에너지를 공중으로 날려보내게 됩니다. 이처럼 화덕의 크기와 솥치마, 화덕, 솥의
간격은 최대 열전도율과 상관 관계를 갖고 변화합니다. 화덕이 지나치게 작으면 요리 할 맘이 생기지 않겠지만 너
무 크지 않은 화덕이 되려 연료효율이 좋습니다.

 

(그림2-5 개량 화덕의 각 부위와 간격)

많은 실험을 실시한 후 볼드윈 박사는 시간 당 장작 1kg 이하를 연소시키는 가정용 로켓스토브 화덕의 솥치마와
솥의 간격은 11mm가 가장 적합하다고 제안하고 있습니다. 시간 당 장작 1.5kg을 연소시키는 화덕의 경우는
13mm, 2kg 이상의 경우 15mm를 추천합니다. 이 정도 비율일 때 장작 화덕의 열기가 효과적으로 솥이나 팬에 전
달된다고 합니다. 이처럼 시간 당 장작 연소량과 솥치마의 간격은 상관 관계를 갖고 있습니다. 이뿐 아니라 솥의 크
기, 연소실의 크기, 각 부위 간격 역시 각각 상관관계를 갖고 있습니다. 이러한 수치와 비율은 구들 시공에도 응용
해볼 수 있습니다.

 

(그림 2-6 솥 각 부위의 수치와 비율)
Box Tip : 솥, 연소실 크기와 각 부위 최적 간격

깡통 로켓스토브 화덕
개량 로켓스토브 화덕은 폐식용유 깡통이나 내화벽돌, 시멘트 블록, 흙과 단열재를 섞은 진흙반죽 등 다
양한 재료를 이용해서 간단하게 만들 수 있습니다. 깡통과 금속 연통을 이용하면 가장 간단하게 조리용
로켓스토브 화덕을 만들 수 있습니다.

 

(그림2-7 폐식용유 깡통으로 만든 로켓스토브)

 

깡통 로켓스토브 화덕을 만드는 데 부품 6개가 필요합니다. 2개의 부품은 통상 한 말 들이 깡통이라 불
리는 5 갤런 용량의 사각 깡통으로 만듭니다. 깡통으로 만든 부품으로 주로 화덕의 몸체를 만듭니다. 난
로 연통으로 사용하는 짧은 금속 연통(직경 10~12cm, 길이 25.4cm"~30.48cm)은 장작투입구와 연소
실, 수직연통 등 핵심 연소부를 만듭니다. 땔감 받침은 보통 양철 깡통이나 짜투리 금속판으로도 만듭니
다. 솥받침은 석쇠를 사용하고 단열재로는 나무 숯이나 재, 왕겨 숯, 연탄재, 속돌, 부석, 질석 등을 사용
합니다.

 

(그림 2-8 깡통 로켓스토브의 부품과 제작 방법)

 

- 깡통 화덕 만드는 방법
1. 함석가위나 손도끼로 깡통 뚜껑을 따 냅니다.
2. 깡통 뚜껑 중앙에 10~12cm 직경의 작은 구멍을 뚫습니다.
3. 깡통 앞쪽 밑에 바닥에서 2.54cm 정도 높이에 지름 10~12cm 정도의 구멍을 뚫습니다.
4. 10~12cm 직경의 ‘L’자 연통을 깡통 앞쪽 구멍에 끼웁니다. ‘ㄱ’자 연통의 한쪽이 깡통 앞쪽으로
내밀도록 끼우고 다른 한쪽은 위쪽을 향하게 합니다.
5. 깡통 앞쪽 구멍으로 내민 ‘L’자 연통 밑 부분에 1.4cm 정도 너비로 양쪽을 잘라 밑으로 접습니
다. ‘L’자 연통이 깡통 구멍 안으로 밀려 떨어지지 않게 만드는 걸림 장치로 사용합니다.
6. 10~12cm 직경의 수직 연통을 깡통 안의 ‘L’자 연통 위쪽에 끼웁니다. 깡통 맨 위에서 2.54cm 정
도 아래 높이에 맞춰 수직 연통을 자릅니다.
7. 연통과 깡통 사이 빈틈에 단열재를 채웁니다. 모래, 흙, 시멘트는 단열재가 아닙니다. 연탄재나
나무 숯, 나무재, 왕겨숯은 쉽게 구할 수 있는 좋은 단열재입니다. 특히 왕겨를 그대로 채우면 타
면서 알아서 숯이 됩니다.
8. 가운데 구멍을 뚫어 놓았던 깡통 뚜껑을 위로 향한 수직 연통에 끼웁니다.

 

(그림2-9 땔감받침과 뚜껑 끼우기)

9. 깡통 위에는 솥이나 냄비를 받칠 수 있는 석쇠를 얹습니다.
10. 금속 깡통을 펼쳐 ‘T’자 형 땔감 받침을 만들어 화구(깡통 앞쪽으로 내민 ‘L’ 연통) 안으로 끼워
맞춥니다.
11. 깡통 위쪽에 솥치마를 만들면 더욱 효과적인 조리용 로켓스토브 화덕이 만들어집니다. 솥치마
는 간단히 버려진 금속판을 이용해서 솥을 두룹니다. 솥치마와 솥의 간격은 6mm 정도가 적당합니
다. 그래야 뜨거운 열기가 솥 옆면을 빠르게 스치면서 빠져나갈 수 있습니다.
12. 벽돌은 화구 앞에 놓아 보조 땔감 받침으로 사용합니다.

 

 

진흙 반죽 로켓스토브

 

(그림2-10 진흙반죽으로 만드는 로켓스토브)
깡통을 구하기 힘든 곳에서는 진흙과 모래 반죽으로 로켓스토브를 만들수 있습니다. 화구와 연소실, 짧
은 수직 연통 등 화덕 내부 연소부는 보통 금속 연통으로 만듭니다. 단, 연통으로 만들면 쉽게 열기에 부
식되는 단점이 있습니다. 연통의 부식을 막기 위해서 연통으로 만든 연소부 주위를 모래 6: 진흙 4 비율
로 반죽해서 붙입니다. 이렇게 하면 함석 연통이 부식되어도 모래진흙 반죽이 형태를 유지하게 됩니다.
모래진흙 반죽으로 연통으로 된 연소부를 깜싼 후 바깥쪽 화덕 몸체는 철망으로 틀을 잡은 후 그 사이에
재나 숯을 채우고 다시 흙과 짚, 모래를 섞은 반죽으로 미장해서 완성합니다. 아예 아래 사진처럼 흙을
구운 도기로 만들고 단열재를 채워 로켓스토브 화덕을 만들기도 합니다.

 

(그림2-11 도기를 구워 만든 조리용 로켓스토브 화덕)

시멘트 블럭 로켓스토브

 

(그림2-12 시멘트 블럭 로켓스토브 만들기)
2~3개 칸을 가진 시멘트 블럭 두장과 시멘트 벽돌 한장으로 임시로 쓸 거꾸로 타는 로켓스토브 화덕을
만들 수 있습니다. 시멘트 블럭 한장은 한 칸만 남기고 잘라내서 수직 연통을 만듭니다. 또 다른 블럭 한
장은 안쪽 간막이 모두 2/3까지 밑으로 따내어 연소실과 연소로 장작투입구(화구)를 만듭니다. 간막이
를 따낸 시멘트 블럭을 바닥에 놓고 한쪽 구멍에는 시멘트 블럭 한칸으로 만든 수직연통용을 얹습니다.
다른 쪽 구멍 위에는 작은 시멘트 벽돌이나 조각으로 구멍을 반쯤 덮습니다. 벽돌로 구멍을 살짝 막은 쪽
은 땔감을 넣는 장작투입구가 되고 다른 쪽은 솥을 얹는 화덕 윗부분 겸 수직 연통 역할을 하게 됩니다.
수직 연통용 시멘트 블럭 위에 돌이나 석쇠를 받치고 그 위에 솥을 올려 놓고 사용합니다.
시멘트 블럭이 12장 이상 넉넉하게 있다면 아래 사진처럼 화덕을 만들수 있습니다. 시멘트 블럭을 시멘
트 몰탈을 발라가며 쌓아 화덕 몸체를 만들고 그 가운데 금속 연통으로 만든 화구와 수직 연통을 끼웁니
다. 블럭으로 만든 화덕 몸체와 연통 사이에 단열재를 채운 후 철판을 얹거나 석쇠를 얹어 간단히 로켓
스토브 화덕을 만들 수도 있답니다. 단 철판을 얹을 경우 뒷편으로 작은 연기 구멍을 뚫어줍니다.

 

(그림2-13 시멘트 블럭과 연통을 이용해서 만드는 철판요리용 로켓스토브 화덕)

 

벵갈 구덩이 화덕

 

(그림2-14 벵갈 흙구덩이 화덕)

 

티벳에서 벵갈 만(灣)으로 흐르는 부라마푸트라강Brahmaputra 하구 삼각주는 인구 밀집지역입니다.
이 지역 시골 사람들은 늘 자원부족에 허덕여 왔습니다. 특히 요리용 땔깜이 극심하게 부족했다고 합니
다. 아직 로켓스토브 같은 개량 화덕이 소개되기 전에 옛부터 이 지역 가난한 시골 사람들은 부족한 땔감
을 효율적으로 사용하기 위해 몇가지 아주 간단한 원리를 가진 구덩이 화덕을 만들어 사용해왔습니다.

벵갈 구덩이 화덕은 땅 속에 약 45cm 정도 깊이로 목 좁은 호리병 모양의 구덩이를 파고 대각선으로 장
작을 집어 넣을 수 있는 장작 구멍을 구덩이 바닥쪽으로 뚫어 만듭니다. 대각선의 장작 구멍으로 장작을
넣고 호리병 모양의 구덩이 안에서 장작을 태웁니다. 장작은 타들어가면서 점점 구덩이 쪽으로 들어가게
되는 데 구덩이 주변의 마른 흙은 일종의 단열재 역할을 하기 때문에 장작이 연소될 때 고온을 유지할 수
있다고 합니다. 솥을 얹기 위해서는 구덩이 입구 가장자리에 작은 흙 둔덕 세 개를 만들어 솥 받침으로
사용합니다. 이렇게 특별한 자재없이 만들 수 있는 벵갈 구덩이 화덕은 생각보다 효율적입니다. 아주 적
은 장작으로도 빠르게 요리를 할 수 있습니다. 거의 모든 열이 다른 곳으로 새지 않고 화덕에 얹은 솥에
직접 전달되기 때문입니다. 이렇게 간단한 벵갈 구덩이 화덕은 어디서든지 특별한 재료없이 단지 삽이나
꼬챙이로 쉽게 만들수 있습니다. 단점이라면 재를 퍼내기 쉽지 않다는 것이겠지요.

우리나라처럼 흙속에 습기가 많은 지역경우엔 어떨까요. 나무상자나 반으로 자른 큰 드럼통을 이용해서
흙통을 만들고 그 안에 흙을 단단하게 다진 후 구덩이를 파고 장작 구멍을 뚫는 방식으로 벵갈 구덩이 화
덕을 만들면 흙속의 습기 문제도 해결할 수 있을 뿐 아니라 화덕을 옮길 수도 있습니다. 사용하기 전 햇
볕에 흙을 충분히 말려도 되지만 처음 한 두번 불을 지피고 나면 다진 흙속의 습기는 날라가고 흙통 안의
흙은 바짝 건조됩니다. 구덩이 화덕의 성능을 높이려면 흙통(흙상자) 안의 흙을 다질 때 부석이나 질석
또는 나무재, 톱밥, 왕겨(숯)과 같은 단열재와 석회, 진흙을 섞어 다집니다. 화덕 안쪽을 매끄럽고 단단하
게 만들려면 진흙반죽으로 살짝 문질러 발라주면 되겠죠! 완전히 굳으면 흙통을 떼어내도 형태를 유지
합니다. 더 효율을 높이고 싶다면 구덩이 안쪽에 석쇠로 땔감받침을 만들어 받치면 공기가 장작 사이로
원활하게 공급되니 화력이 더욱 높아집니다.

 

 

 

 

대형 가마솥 로켓스토브

제가 사는 장흥에서 가까운 해남의 무여농원 주인으로부터 화덕을 봐달라는 연락을 받고 찾아가 보았습
니다. 유기농으로 직접 키운 콩과 고추로 된장과 간장, 고추장을 담궈서 파는 무여농원은 아궁이 화덕을
사용하고 있었습니다. 콩을 삶고 장류를 달여 만들려면 아궁이에 들어갈 엄청난 나무를 해대야 하는 데
도무지 감당을 못하겠다고 합니다.
무여 농원은 8평 정도 큰 방의 구들과 연결된 아궁이 화덕 3개를 사용하고 있었는 데 아궁이마다 솥 지
름만 90cm 정도인 무쇠 가마솥이 얹혀져 있었습니다. 살펴보니 아궁이의 화구는 대략 30x45cm 정도
크기 였습니다. 아궁이 함실 안쪽은 대충 시멘트 블록으로 쌓고 화구에 철문을 달아 놓은 것이 전부였습
니다. 단열은 전혀 되어 있지 않았습니다. 기존에 있던 아궁이 화덕을 부수고 다시 만들 때 자재와 인부
를 동원할테니 얼치기 감독 노릇 좀 하라는 부탁을 받았습니다. 오는 길에 유기농 감자와 밀쌀, 차 등 몇
가지 선물을 넙죽 받아왔으니 무여농원 주인장을 도와 아궁이를 개량해야 할 판입니다.
기본적으로 로켓스토브의 연소부 구조를 응용하고 단열처리만 해도 지금 보다는 장작을 조금만 사용하
고도 연소율과 열전달율을 높일 수 있다는 확신이 들었습니다. 그러나 워낙 큰 아궁이 화덕이라 대형 가
마솥에 적절한 화력을 낼 수 있는 화구 크기와 함실 내부 구조의 적절한 비율을 찾아내야 했습니다. 이리
저리 궁리하다 직경이 큰 솥을 사용할 수 있는 철제 대형 로켓스토브에 관한 독일기술협회 GTZ에서 만
든 자료를 찾아냈습니다.
자료를 검토하면서 확인한 점은 솥의 크기가 배로 커진다고 해서 필요한 화력을 높이기 위해 배로 장작
을 넣는 화구를 크게 할 필요는 없다는 것입니다. 철저히 단열처리하고 솥을 감싸는 솥치마를 높게 만들
어 열전달율을 높이는 것이 더욱 중요합니다. 그리고, 대형 화덕의 경우 화력을 높이기 위해 많은 장작을
넣게 되면 화구(장작투입구)가 막혀 공기주입량에 변화가 생깁니다. 이 때문에 안정적으로 공기를 주입
하고 재청소를 쉽게 하기 위해 별도의 공기주입구를 만든다는 점입니다.

 

(그림2-15 솥 지름이 67cm인 대형 솥을 올릴 수 있는 철제 로켓스토브)

 

참고로 GTZ에서 제작한 대형 철제 로켓스토브 도면을 소개합니다. 소개한 도면과 같은 구조를 만들면
기존 화덕에 비해 50~80% 이상 땔감으로 사용될 장작을 줄일 수 있다고 합니다.

 

 

 

 

(그림2-16 분리된 공기주입구를 가진 대형 철제 로켓스토브의 구조)
(그림 2-17 100L 용량의 물을 끓일 수 있는 로켓스토브 구조와 각 부위 크기)
(그림2-18 솥의 용량에 따른 로켓스토브 각 부위 크기. 공기주입구는 장작투입구 크기의 1/3이고 장작
투입구 보다 낮은 위치에 뚫는다. 공기주입구와 장작투입구의 단면적은 수직연통의 단면적과 같다.)
저는 이러한 자료를 바탕으로 해남 무여농원의 화덕을 로켓스토브 형태로 개량했습니다. 로켓스토브 형
태의 아궁이 함실은 내화단열벽돌을 사용했고 그 외 주변 부뚜막은 일반 시멘트 블럭을 사용했습니다.
내화단열벽돌을 사용한 함실 연소부 둘레 공간은 훈탄을 단열재로 채워넣었습니다.
핵심인 로켓스토브 형태의 함실 아궁이 크기는 300L 용량의 솥인 경우 로켓스토의 수치값을 참조했습
니다. 아궁이 화구의 크기는 24cm(J)x24cm의 2/3인 16cm x 24cm, 별도 공기주입구는 8cm x 24cm,
아궁이 바닥에서 솥 밑바닥까지 높이는 24cm(J)의 3배인 72cm가 너무 높기 때문에 2.5배인 60cm로 맞
추었습니다. 솥 밑바닥부터 가마솥 옆 둘레까지 자연스럽게 안쪽에서 경사를 주어 가마솥을 받치도록 만
들었습니다. 방쪽 방향으로 연도를 뚫어 열기가 솥을 거쳐 구들 안으로 넘어들어가도록 만들고 구들 구
조는 그대로 두었습니다. 이렇게 개량한 화덕으로 기존 아궁이 화덕에 비해 70% 이상 땔감용 나무를 절
약할 수 있게 되었습니다. 무여농원의 경험은 아궁이 화덕 뿐 아니라 기존 구들을 개량할 때도 로켓스토
브의 원리를 충분히 응용할 수 있다는 확신을 갖게 했습니다.

 

사자를 닮은 라이온 스토브

독일기술협회 GTZ은 남아프리카의 스와질랜드라는 작은 나라에 로켓스토브를 개량한 대형 화덕을 보
급하고 있습니다. 이 화덕은 핵심 연소부가 사자가 누워있는 모습을 닮았다고 해서 라이온 스토브 Lion
Stove란 이름이 붙었습니다. 이 화덕 역시 스와질랜드 사람들이 사용하던 기존 화덕에 비해 연료를 60%
이상 아낄 수 있다네요. 이전에 사용하던 땔감의 40%만 가지고도 같은 양의 물을 끓이거나 요리를 할 수
있습니다.

 

 

(그림2-19 스와질랜드의 대형 라이온스토브)

 

-라이온 스토브 하단부 연소부 구조
라이온 스토브는 주로 적벽돌을 쌓아서 만드는 데 2단 구조를 가진 박스 형태입니다. 하단부는 화덕의
핵심부인 사자 모양을 한 연소부 구조가 들어 있습니다. 상단부는 대형 가마솥을 받칠 수 있는 솥받침 철
물과 벽돌로 둥글게 쌓아 솥을 감쌀 수 있는 솥치마로 이루어져 있습니다. 적벽돌은 주로 220 x 110 x
76mm 크기의 것을 사용합니다. 독일기술협회에서 파견한 기술자들은 원주민들에게 사자의 해부학적
구조에 비유해서 라이온 스토브의 특징을 다음과 같이 설명하고 교육합니다.

“신중하게 살펴보면 화덕은 누워있는 사자의 발, 팔꿈치, 어깨, 등, 머리와 비슷한 형태를 갖고 있습니
다. 불은 사자의 뱃속에서 타오르고, 사자의 몸은 땔감을 담고 있습니다. 공기는 사자의 입을 통해 들
어가고 사자의 머리 위엔 솥이 놓입니다. 사자는 벽돌 우리에 갖혀있습니다. 사자는 하단부 벽돌 우리
벽에 나 있는 12개의 작고 가늘고 긴 구멍(보조 공기주입구)을 통해 숨을 쉽니다.”

라이온 스토브의 연소실 구조는 로켓스토브의 연소실 구조와 닮았습니다. 로켓스토브는 많은 장점에도
불구하고 공기를 예열해서 주입할 수 없습니다. 게다가 종종 장작을 세게 밀어 넣게 되면 연소실 안쪽 벽
이 쉽게 무너지거나 상하는 단점을 갖고 있습니다. 라이온 스토브는 이점을 개선한 화덕입니다.
하단부 위에는 불길이 올라오는 열기상승구 부분만 뚫어놓고 프라스틱 재질이나 콘크리트 또는 ALC(경
량기포 콘크리트) 상판을 덮어 상단부와 구분되게 만듭니다. 상판을 덮으면 하단부 연소부 주위가 주변
의 외기로부터 차단되고 연소부 주변의 공기가 데워지기 때문에 고온 연소가 가능한 환경이 만들어집니
다. 전체 화덕은 적벽돌을 쌓아 사각 박스 형태로 만드는데 하단부 연소부 주위는 비워두고 상단부 바깥
쪽은 자갈을 채웁니다.

 

(그림2-20 2단 구조로 된 라이온스토브)

 

하단부의 사자모양 연소부는 전체적으로 보면 거꾸로 눕혀놓은 ‘ㅗ’자 모양입니다. 밑부분의 한쪽은 대 형 가마솥용 철제 로켓스토브처럼 별도의 공기주입구이고 반대쪽은 장작투입구입니다.

가운데 솟은 부 분이 열기상승구(내장 수직연통)입니다. 특징은 공기주입구의 위치가 장작투입구 보다 아랫쪽으로 연결 되어 있다는 점입니다. 공기주입구와 장작투입구의 크기는 대략 1:3 비율입니다. 이렇게 장작투입구의 반대쪽에 공기주입구를 만들면 공기주입을 일정하게 할 수 있습니다.

 이뿐 아니라 불꽃이 반대쪽에서 들 어오는 공기와 맞부딪혀 연소실의 반대쪽 벽돌에 닿지 않고 수직으로 열기상승관 위로 올라갑니다. 연소 실 벽돌에 불이 닿지 않기 때문에 연소실 몸체로 빼앗기는 열도 없어지게 되고 연소실 벽에는 검은 그을 음이 남지 않게 됩니다. 라이온 스토브는 다른 화덕에 비해 공기주입구가 여러개 있습니다. 장작투입구 반대쪽 공기주입구가 주 공기주입구입니다. 주 공기주입구와 연결되어 있고 화덕 몸체 내부에 위쪽으로 개방되어 있는 부분이 내부공기주입구입니다.

화덕 몸체 하단부 바깥쪽에 작고 긴 구멍이 16개 있는 데 이 구멍들은 보조 공기주입구들입니다. 보조 공기주입구를 통해 들어온 차가운 공기는 하단부 연소부 주 위에서 뜨겁게 데워진 후 내부 공기주입구를 통해 연소실 안쪽으로 들어갑니다. 이렇게 만들면 충분한 공기를 주입할 수 있을 뿐 아니라 따뜻하게 공기를 예열시켜 연소실 안으로 보낼 수 있게 됩니다. 그 만 큼 고온 연소가 가능한 환경이 만들어지게 됩니다.

 

(그림 2-21 라이온스토부 연소부 구조와 공기주입구 위치)

 

- 상단부 솥받침과 솥치마 구조
라이온 스토부의 상단부는 솥받침과 솥치마로 구성되어 있고 솥치마 주변은 흙과 자갈로 채운 후 전체
외부면을 시멘트 미장해서 완성합니다. 무거운 대형 솥이 올라가기 때문에 솥받침은 굵은 철근을 엮어서
만들고 솥 주변을 원형으로 적벽돌을 쌓아 솥치마를 만드는데 솥받침과 솥치마가 일체가 되도록 만듭니
다. 별도로 연통이나 굴뚝은 만들지 않고 하단부 연소부의 열기상승구를 통해 솟구친 열기가 솥 주변을
충분히 훑으며 지나가도록 되어 있는 구조입니다.
라이온 스토브는 연소부를 주로 220 x 110 x 76mm 크기의 적별돌을 사용합니다. 이 때문에 솥 지름이
1m가 넘는 대형 라이온 스토부의 경우도 때문에 공기주입구는112 x ,76mm(벽돌 한장 높이), 열기상승
관 165x165mm, 장작투입구 약 165 x 152mm 정도로 작습니다. 큰 솥인 경우에도 중요한 것은 장작의
양 보다는 단열을 통한 고온 연소와 솥치마를 이용해서 열을 외부로 빼앗기지 않고 손실없이 솥에 전달
하는 것이 중요하다는 점을 알 수 있습니다. 이러한 점은 구들을 개량할 때도 적용해 볼 수 있을 것입니
다. 화구를 크게해서 장작을 많이 넣는 것 보다 함실과 구들 내부를 단열한다면 적은 양의 장작으로도 충
분히 방을 데울 수 있을 것입니다.

 

(그림2-22 스와질랜드 오지의 원주민들과 함께 적벽돌로 라이온 스토브를 만들고 있다.)

출처 : 문화교육들살이학교

글쓴이 : 아이샘 원글보기

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