태양열 이용한 난방 기구 만들기

[남해슈퍼맨]

태양열 이용한 난방 기구 만들기

도시에서는 대부분의 물건들을 사서 쓰지만, 시골에서는 직접 만 들어 쓸 수 있는 것들이 많다. 또 자신에게 맞는 방식으로 만들어 쓰는 것이 더 효율적인 경우도 있다. 이 코너에서는 농촌에서 살 아가는 데 유용한 자신만의 기술이나 노하우를 가진 사람들을 만 나 그 구체적인 방법을 들어본다. 첫 번째로 만난 이는 경북 봉화 에서‘적정기술센터’를 운영하는 이재열 씨. 태양열 온풍기와 온 수기 등을 만들어 전파하는 일을‘업’이 아닌‘낙’으로 삼고 있는 그는 농촌의 모든 사람들이 에너지 걱정 없이 사는 날을 꿈꾸고 있다. 글 김봉아 기자 사진 고승범(사진가)

에너지 걱정 없는 농촌을 꿈꾼다

“무슨 물건이든 직접 만들어보면 약점을 알 수 있습니다. 어느 부분이 취약하고, 어디에서 고장이 날지 예상이 되거든요. 그러나 시중에 파 는 제품은 어디가 약한지 알 수 없고 고칠 수도 없습니다. 이론보다는 실천이 중요합니다. 작게라도 한번 만들어보세요.”지난해 12월 9일, 경북 봉화군 물야면 압동1리 마을회관에서는 사흘째 강의가 진행 중이었다. 황토방? 둘러앉은 20여 명의 교육 생들을 향해‘자작自作’의 즐거움에 대해 열심히 설명하고 있는 이 는‘ 적정기술센터’의 소장이자 이 마을에 살고 있는 이재열 씨(45).

적정기술센터에서 개최한 2박 3일의 교육 일정 중 1박 2일을 맡은 이씨는 전날 오후 온풍기에 이어 이날 오전에는 온수기와 건조기에 대해 강의를 한 뒤, 마을회관에서 10분 거리에 있는 자신의 집을 견 학하는 일정으로 교육을 진행했다.

교육생들과 함께 방문한 그의 집은 그야말로 생생한 교육 현장이 다. 흙부대로 지은 살림집과 자투리 목재로 지은 작업실, 그,728;고 이씨 의 아이디어가 담긴 물건들은 보는 것만으로도 교육 효과가 높을 듯하다.

특히 눈길을 끈 것은 작업실 주변으로 설치된 그의 발명품들(?).

마당에는 커다란 태양열 온수기가 있고, 작업실 정면과 측면의 벽 에는 태양열 온풍기가 설치돼 있다. 또 마당 한쪽에는 태양열 건조 기가 있고, 작업실 지붕 위에는 태양광 집광판이 설치돼 있다.

이들은 전시용이나 실험용이 아닌, 모두 실제로 이씨가 사용하는 것들이다. 태양열 온풍기는 별도의 난방 시설이 없는 8평 작업실의 난방을 책임지고 있으며, 태양열 건조기는 채소나 과일을 말리는 데 유용하게 쓰이고 있다.

“1월에도 햇빛이 있는 날이면 작업실의 실내 온도가 20도 이상 나옵니다. 온수기도 샤워나 설거지하는 데 필요한 온수 정도는 충 분히 만들어내고, 태양광 발전기는 창고의 등을 밝히지요.”

화석 연료로부터의 자유를 위해 태양열을 택하다

그런데 이 기기들을 정말 이씨가 직접 만든 것일까? 4년 전만 해도 이씨는 평범한 직장인이었다. 막연히 귀농을 꿈꾸며 아내 김옥란 씨(44)와 함께 인천에서 공무원 생활을 하던 이씨는 우연한 계기로 회사를 그만둔 뒤 2007년 봉화로 내려왔다. 개발이 덜 된 봉화는 조 용히 살기에 좋을 것 같았다. 행정학을 전공해 못질밖에 할 줄 몰랐 던 이씨는 이듬해 집 지을 궁리를 하면서 숨어 있던 본능을 발견했 다(남자들에겐‘ 건축 본능’이란 게 있다고 그는 말한다).

그가 선택한 집은 흙부대집. 마사토를 넣은 쌀자루 5000부대를 쌓아 올려 26평의 집을 지었는데, 귀농한 지인들 4명과 함께 3개월 동안 작업을 했다. 집을 짓자마자 그는 온풍기를 만드는 데 도전했 다. 10년 전 환경 관련 다큐멘터리를 보며 환경 문제의 심각성을 느 낀 이후 태양에너지에 대해 늘 관심을 가져왔기 때문이다.

“원래는 태양열 주택을 지으려고 했지만 비용 부담이 너무 커, 온 풍기와 온수기 등 태양? 이용한 보조 난방 기구를 직접 만들기로 했지요. 시중에 판매되는 태양 에너지를 이용한 기구들은 가격이 비 싸 일반 서민들이 이용하기가 쉽지 않거든요. 태양열 온풍기는 나와 있는 제품이 우리나라엔 아예 없어요. 환경 문제도 생각했지만, 무 엇보다도 에너지 비용을 좀 줄여보고 싶었습니다. 시골 에서는 석유나 전기 등의 에 너지 비용이 도시에서보다 더 많이 드니까요.”태양열 온풍기나 온수기 로 난방을 모두 해결할 순 없지만, 구들이나 화덕, 태양광 발전기 등 과 함께 활용하면 화석 연료로부터 자유로워질 수 있?는 것. 그래 서 그는 외국의 자료들을 수집했다. 외국에는 이 같은 기기들을 개 인이 직접 만들어 쓰는 사례도 많고, 만드는 사람들끼리 네트워크 도 형성돼 있다고 한다. 수집한 자료를 참고해 그는 온풍기와 온수 기, 건조기를 만들었다. 재료는 주변에서 쉽게 구할 수 있거나 재활 용할 수 있는 물건들을 이용했다. 만드는 기술도 점점 진화해 온풍 기의 경우 양철판을 집열판으로 쓴‘1세대’부터 알루미늄 연통을 쓴‘2세대 ’, 자동화 장치가 부착된‘2.5세대’까지, 그는 끊임없이 연구하면서 단점을 보완하고 개선했다.

그러면서 그는 관련된 자료들을 인터넷 카페에 올리는 한편 귀농 운동본부 등 여러 단체에서 강의를 하기 시작했다. 또 2010년부터는‘자립하는 삶을 만드는 적정기술센터’를 만들어 자체 교육도 실시 하고 있다. 교육과 워크숍 등을 통해 온풍기와 온수기, 건조기 등이 설치된 곳은 전남 담양군 창평면의 슬로시티마을 방문자센터, 지리 산초록배움터, 강원 원주시의 흙처럼아쉬람 등이다.

“그동안 강의를 들은 사람들이 1000여 명 정도 되는데, 그들 중에 서도 이 기기들을 만든 사람들이 있을 겁니다. 뭔가를 직접 만들어 보면 새로운 세상이 열립니다. 이론 교육을 할 땐 가만 있던 사람들 이 온풍기에서 따뜻한 공기가 나오는 걸 보면“우와~”하고 감탄을 합니다. 스스로 필요한 것들을 만들어 사용하면, 돈 주고 살 때에는 절대 맛볼 수 없는 만족감을 느낄 수 있습니다.”강의하랴, 연구하랴, 책 쓰랴(온풍기와 온수기에 관한 책이 곧 나 온단다), 시골에 와서 도시보다 더 바쁜 나날을 보내고 있는 이재열 씨. 내년에는 본채의 지붕에 온풍기를 설치하고 실습장도 지을 계획 이라고. 시골에서 조용히 지내려던 계획은 틀어졌지만, 그는 즐거워 보인다. 무엇?다도‘본능’에 충실한 삶을 살고 있으니 말이다.

태양열 이용한 난방 기구 만들기

작동 원리와 구조 ●태양열 온풍기는 온실 효과를 이용한 것이다. 아무리 추워도 햇 빛이 있는 날 비닐하우스 안에 들어가면 따뜻함을 느끼게 되는 원리라고 할 수 있다.

태양열 온풍기의 구조는 상자 형태로, 주로 건물의 벽에 부착한 다. 상자 안에는 집열 역할을 하는 양철판 등을 넣고 유리나 폴리카보네이트로 덮는데,양철판에 태양의 광파가 닿으면 열에너지캷 변환돼 상자 속의 공기가 따뜻하게 데워진 다. 따뜻한 공기는 상승하면서 벽체에 뚫린 위쪽 구멍을 통해 건물 안으로 들어가고, 건 물 안의 차가운 공기는 바닥으로 가라앉아 아래쪽 구멍을 통해 온풍기 속으로 들어가 다시 데워진다. 이 같은 과정을 반복하면서 건물 안의 공기가 따뜻하게 데워지는 것이다.

태양열 온풍기는 해가 있을 때에만 작동하 지만, 온풍기 안에 흙이나 돌 같은 축열재를 넣으면 해가 떨어진 뒤에도 효과를 얻을 수 있다. 온풍기를 설치하기에 가장 좋은 집은 흙집이다. 흙벽 자체가 열기를 머금는 축열 재로, 내부 온도가 낮아지면 축적한 열에너 지를 내놓기 때문이다.

주요 재료 ●양철판(또는 보일러용 알루미늄 주름 연통, 빈 캔), 목재(경량목조주택 구조목), 합판, 유 리(또는 폴리카보네이트, 투명 비닐), 검은색 페인트, 공구(드릴, 톱, 나사못, 홀커터 등)만드는 방법 ● 1우선 온풍기를 지탱하는 겉틀 구조물을 만든다. 목재를 이용해 사각 모양으로 틀을 만 든 다음 한쪽 면(밑판)에 합판을 댄다. 단열 성능을 높이려면 합판의 두께는 10㎜ 이상 이 좋다. 틀을 만드는 목재는 경량목조주택을 지을 때 쓰는 구조목을 쓰면 편리하다.

2겉틀 구조물의 밑판에 집열 기능을 하는 양철판을 나사못으로 고정시킨다. 양철판은 평 평한 것보다는 굴곡이 있는 것이 태양 에너지를 받는 면적이 넓다. 또 양철판보다는 알루 미늄 연통이 더 많은 열에너지를 만들어낼 수 있다. 빈 캔을 이용할 경우에는 캔의 위아래 에 구멍을 뚫고 여러 개를 연결해 부착한다.

3겉틀 구조물 밑판의 위쪽과 아래쪽에 공기가 드나들 수 있도록 홀커터로 각 한 개씩 구 멍을 뚫는다. 온풍기를 설치하는 벽에도 같은 위치에 구멍을 뚫는다. 공기 통로의 개수와 크기는 집열판의 크기에 따? 달라진다.

4태양에너지를 더 잘 흡수하도록 집열판에 검은색 페인트로 칠을 한다. 반짝임이 강한 유광 페인트는 햇빛을 반사해버리므로 무광 검은색 페인트가 좋다.

5겉틀 구조물의 윗면에 유리나 폴리카보네이트, 또는 두꺼운 투명 비닐을 덮는다. 유리 는 강도가 강하지만 설치하기가 까다로운 반면, 비닐은 설치하기가 쉽고 가벼우나 수명 이 짧다. 폴리카보네이트는 수명이 10년 이상으로 사용하기에 가장 무난하다.

6완성된 온풍기를 벽에 설치한다. (온풍기를 완성하지 않고, 겉틀 구조물을 먼저 벽에 부 착한 뒤 온풍기? 만?는 방식으로 해도 된다.) 위도에 각을 맞춰 설치하면 햇빛을 더 잘 받을 수 있다. 온풍기는 주로 겨울철에 사용하므로 겨울 태양 고도에 맞춰 설치하는 것이 좋으며, 30도 각도가 무난하다. 수직으로 설치해도 되는데, 집열 기능은 겨울 각보다 다소 떨어지지만 비나 눈과 같은 물기에 노출되는 걸 막을 수 있다.

7내벽의 공기 통로에 여닫이문을 만들면 여름철 등 사용하지 않을 때 닫아둘 수 있다.

장점 및 기대 효과 ● ■태양 에너지를 이용한 온풍기는 가동하는 데 비용이 들지 않는다는 것이 가장 큰 장점 이다. 만들기도 ?교? 쉽고 비용도 저렴해 1.1평 집열판 온풍기(2.5세대)의 경우 2명이 서 2~3일이면 제작이 가능하며, 비용은 50만~60만 원 정도 든다.

■해가 떠 있는 동안에는 확실히 난방 효과를 얻을 수 있다. 이재열 씨의 테스트 결과, 봉 화에 설치된 온풍기의 경우 서리가 내리는 10월 중순경 따뜻한 공기 유입구 쪽의 온도 는 70도, 실내 온도는 25도 내외로 나타났다. 특히 반사판과 송풍기가 부착된 강제순환 방식 온풍기(2.5세대)의 경우, 넓은 면적을 빠른 시간에 데울 수 있고, 장소에 제약 없이 열풍 공급이 가능하다. 다만 송풍기를 가?해야 하므로 전기가 필요하다.

■태양열 온풍기는 난방비를 들이기 어려운 작업실이나 창고 등에 설치하면 좋다.

■여름철에는 겨울과 반대로 집 안의 공기를 외부로 배출시키는 환풍기 역할을 한다.

주의 사항 ● ■건물의 벽을 뚫어야 하는 문제가 있다. 벽을 뚫기 어려운 경우 창에 설치해도 된다.

■공기의 유출입구에는 벌레막이용 망을 설치해주는 것이 좋다.

■집을 새로 지을 때 벽면의 일부를 온풍기용으로 축열벽(흙벽 또는 돌 구조물)을 두어 시공하면 야간에도 난방이 가능하다.

태양열 온수기

작동 원리와 구조 ●온풍기는 공기가 이동하는 반면 온수기는 물을 데우는 열매체(부 동액)가 이동한다. 부동액 통에 든 열매체가 열매체펌프에 의해 끌어올려져 집열판으로 이동한다. 집열판의 집열용 파이프 속을 돌며 따뜻해진 열매체는 온수저장탱크 내 열교환기를 통과하면 서 열기를 배출한다. 온수저장탱크에 열기를 내놓은 열매체가 부동액통으로 돌아오면 한 사이클이 끝나고, 이 과정을 반복하면 온수 저장탱크 내에 들어 있던 차가운 물이 온수 로 바뀐다. 집열판에 온도 센서를 장착해두 면 간단하게 자동화시킬 수 있다. 원하는 온도로 상승하면 자동으로 열매체펌프가 작동되고, 온도가 내려가면 열매체펌프가 작동을 멈추는 것이다. 온도 센서로는 연탄 보일러용 센서를 이용하면 편리하다.

주요 재료 ●온수저장탱크(PVC 재질의 물탱크 또는 고무통 등), 집열 파이프(동파이프, 물 호스 등),열매체펌프(일반적인 보일러에서 사용하는 순환펌프 사용 가능), 목재, 합판, 연탄보일 러용 온도 센서, 공구(드릴, 홀커터, 집열 파이프 커터, 톱, 나사못이나 일반 못)만드는 방법 ● 1온풍기처럼 목재와 합판을 이용해 온수기 겉틀을 만든다. 겉틀의 밑부분은 면적이 넓 어 열 손실이 많으므로 합판과 합판 사이에 단열재를 넣어 단열을 해주는 것이 좋다.

2겉틀의 밑판에 양철판을 부착하고, 그 위에 집열 파이프인 동파이프를 동그랗게 감아 서 고정시킨다. 집열 파이프는 물 호스나 알루미늄파이프 혹은 동파이프를 이용하면 되 는데, 동파이프가 열전도율이 가장 좋다.

3양철판과 동파이프를 무광 검은색 페인트로 칠한다.

4집열쟆을 각을 주어 설치하고, 유리나 폴리카보네이트 혹은 투명 비닐을 덮어준다.

5온수저장탱크는 다양한 소재를 이용할 수 있는데, 두꺼운 고무통으로도 간단하게 만 들 수 있다. 200ℓ고무통에 열을 물속으로 내보내주는 열교환기를 연결하기만 하면 된다.

열교환기의 재질은 동파이프, 물 호스 등 여러 가지가 있으며, 에어컨의 열배출기나 냉장 고 뒤편의 방열판을 이용해도 된다. 온수저장탱크는 단열이 중요하다. 고무통보다 10㎝이상 큰 고무통을 외부에 덧씌우고 두 고무통 사이에 단열재를 채우면 된다.

장점 및 기대 효과 ● ?시중의 태양열 온수기 제품에 비해 비용이 월등히 저렴하다. 1평 집열판 온수기를 만 드는 데 드는 비용은 80만 원 정도인데 반해, 시중의 제품은 300만~400만 원이다. 복잡 해 보이지만 만들기도 어렵지 않아 2명이 만들 경우 3~4일 정도면 가능하다.

■1평 집열판 온수기면 4인 가족 기준으로 봄가을에 설거지와 샤워 정도 할 수 있는 온 수의 공급이 가능하다. 야외 샤워장에 온수기를 설치해두면 편리하게 쓸 수 있다. 　주의 사항 ● ■동파이프에 물을 흘려 시험 가동을 해본 뒤 설치해야 한다.

■외부와 내부의 공기를 ?단시켜야 효율도 높이고 벌레 등의 침입을 막을 수 있다.

태양열 건조기

태양열 건조기의 원리는 온풍기와 같으나, 외부 공기를 태양열 집열판으로 투입시켜 따뜻하게 만든 뒤 건조통 내부로 보내는 것 이 다르다. 집열판은 양철판이나 알루미늄 연통을 부착하는 온풍 기와 같은 방식으로 만든다. 음식물 건조통은 다양한 형태로 만 들 수 있는데, 유리문이 달려 있고 칸칸이 나눠진 업소용 중고 냉 장고를 이용하면 편리하다. 중고 냉장고는 3만 원 정도면 구할 수 있다. 건조기의 특성상 온도뿐 아니라 습기를 잘 배출시키는 것이 중요하기 때문에 건조통 상단부에는 공기 배 출구를 만들고, 외부 공기 투입구 쪽에는 송풍용 팬을 달아줘야 한다.

가을철 해가 있는 날이면 건조기 내부가 60도 정도로 유지돼(오전 11시~오후 2시) 수확한 농산물을 말리는 데 활용할 수 있다. 과일과 채소, 육류 등을 건조하는 것은 물론 말린 음 식을 보관하는 데에도 용이하다. 말린 음식을 실온에 놔두면 곰팡이가 생길 수 있지만, 건 조기 안에 넣어두면 수분이 지속적으로 빠져나가 상할 염려가 없다. 다만 건조통에는 벌 레가 들어오지 않도록 각별히 신경을 써야 한다. 田

자립하는 삶을 만드는 적정기술센터

이재열 씨가 봉화에 귀농한 권중렬ㆍ원종성 씨와 함께 운영하고 있는‘자립하는 삶을 만드는 적정기술센터’는 주택, 에너지 등 분야의 적정기술에 대한 정보를 알리고 교육 하는 일을 하고 있다‘. 적정기술(appropriate technology)’은 근대 과학 기술에 대한 반 성에서 비롯된, 자립 경제의 관점에서 모색된 기술 개념이다. 현재는 분기에 한 번씩1박 2일 또는 2박 3일 동안 적정기술과 관련된 이론 및 실습 교육을 열고 있으며, 주요 내용은 태양열 온풍기ㆍ온수기ㆍ건조기, 벽난로와 흙부대집 등이다. 내년에는 실습 교육장을 따로 만들어 실습을 강화하고, 에너지뿐 아니라 자립하는 농사 기술 등으로 분야를 확대해나갈 계획이다. cafe.naver.com/selfmadecenter

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