물의 가열
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1. 개요
물의 가열은 온수기를 통해 이루어지며, 이는 수온 조절을 위한 피드백 기구를 갖추고 있다. 온수기는 연료 방식에 따라 가스식, 전기식, 석유식, 태양열식 등으로 분류되며, 저장식(탱크형)과 순간식(무탱크형)으로 나뉜다. 온수기는 1868년 최초의 즉시 가열식 온수기 발명 이후 기술 발전을 거쳐 왔으며, 안전 및 위생 문제와 관련된 다양한 위험 요소가 존재한다. 대한민국에서는 에너지 효율을 높이기 위해 고효율 온수기 설치를 지원하는 정책을 시행하고 있다.
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| 물의 가열 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 설명 | 물을 가열하는 열역학적 과정 |
| 에너지원 | 지열 (토양 또는 지하수) 태양열 히트 펌프를 통한 공기열 지역 난방 열역학적 태양 전지 패널 |
| 구성 요소 | |
| 구성 요소 | 설명 |
| 시립 상수도 공급 장치 | 외부 (수동적) 열원으로의 물 저장 탱크의 액체. 수동적 열원은 지열(토양 또는 지하수), 태양 또는 히트 펌프를 통한 공기, 지역 난방 또는 열역학적 태양 전지 패널일 수 있다. |
| 히트 펌프 또는 열역학적 태양 전지 패널 | 물 저장 탱크로 액체를 보낸다. |
| 펌프, 액추에이터, 컨트롤러 및 기타 부품 | 해당 사항 없음 |
| 온수기 | 해당 사항 없음 |
| 물 저장 탱크 | 해당 사항 없음 |
| 온수 | 가전 제품으로 공급 |
2. 온수기의 종류
온수기는 물의 온도를 일정하게 유지하거나 필요에 따라 데우기 위해 사용되는 장치로, 간단한 피드백 기구를 통해 수온을 조절한다.[19] 온수기는 사용하는 에너지원(연료)이나 물을 저장하는 방식에 따라 다양한 종류로 나눌 수 있다.
주요 분류 방식으로는 사용하는 에너지원에 따른 분류와 물 저장 탱크의 유무에 따른 분류가 있다. 에너지원으로는 가스, 석유, 전기, 태양열 등이 주로 사용되며, 이에 따라 가스식, 전기식, 태양열 온수기 등으로 구분된다. 또한, 물을 탱크에 저장해두고 데우는 저장식 온수기(탱크형 온수기)와 물이 흐를 때마다 즉시 가열하는 순간 온수기(무탱크 온수기)로 나눌 수 있다.
미국 등 일부 국가에서는 난방 시스템과 별도로 음용수를 데우기 위한 독립적인 온수기를 사용하기도 한다.[1] 각 온수기 종류의 구체적인 작동 방식과 특징, 장단점 등은 해당 세부 항목에서 더 자세히 다룬다.
2. 1. 가열 방식에 따른 분류
온수기는 사용하는 연료나 에너지원에 따라 여러 방식으로 분류할 수 있다.[19] 주요 가열 방식으로는 가스, 석유, 전기, 태양열, 지열 등이 있다.- 가스식 온수기: 가스를 연료로 사용하여 가스 버너로 물을 가열하는 방식이다. 필요할 때 물을 즉시 데우는 순간 온수기와 물을 저장 탱크에 데워두는 저장식 온수기(주로 보일러 형태)가 있다.
- 석유식 온수기: 석유를 연료로 사용하는 방식으로, 주로 보일러와 결합된 자동급탕장치 형태로 사용되어 물의 온도를 일정하게 유지하며 공급한다.
- 전기식 온수기: 전기 에너지를 이용하여 물을 가열한다. 탱크에 물을 저장하여 데우는 저장식 온수기와 물이 통과할 때 즉시 가열하는 순간 온수기(예: 전기 샤워 헤드) 형태가 있다. 미국 등지에서는 난방과 별도로 음용수를 데우기 위해 사용되기도 한다.[1]
- 태양열 온수기: 태양 에너지를 활용하여 물을 데우는 방식이다. 건물 외부에 설치된 태양열 집열기를 통해 열을 모으며, 물을 직접 가열하거나 열 전달 유체와 열 교환기를 통해 간접적으로 가열한다. 키프로스나 이스라엘과 같은 국가에서는 매우 보편적으로 사용된다.[4]
- 지열 온수기: 지열 에너지를 이용하여 물을 데우는 방식으로, 아이슬란드나 뉴질랜드와 같이 지열 활동이 활발한 지역에서 활용된다.
2. 1. 1. 가스 순간온수기
가스 버너의 점멸이 수도꼭지의 개폐와 연동하여 물을 급속히 가열하는 기구이다. 가스 코크는 수압의 변화에 따라 개폐되며, 작동 방식에는 두 가지가 있다.첫 번째 방식은 저수압에 적합하다. 물코크 바로 뒤 파이프의 좁은 목(오리피스) 때문에 코크를 열면 수압이 발생하고, 이 압력이 가스 밸브에 연결된 다이어프램을 밀어내 스프링의 힘을 이기고 밸브를 연다. 이때 버너는 불씨를 통해 점화된다. 수도꼭지를 잠그면 수압이 낮아져 스프링의 힘으로 가스 밸브가 닫힌다. 주로 소형 온수기에 이 방식이 사용된다.
두 번째 방식은 오리피스 전후와 다이어프램 양쪽에 각각 연결되어, 오리피스 앞뒤의 수압 차이를 이용하여 다이어프램이 작동한다. 이 방식은 비교적 고수압 환경에 적합하며, 배수구에 코크를 설치할 수 있다는 특징이 있다. 대형 온수기는 주로 이 방식을 사용한다.
가스 순간온수기의 능력은 1분 동안 물의 온도를 25°C 상승시킨 물을 얼마나 배출할 수 있는지로 결정된다. 일반적으로 소형은 분당 3L에서 4L, 대형은 샤워용이나 목욕통에 사용되며 최대 20L 정도의 능력을 가진다. 물의 양을 줄이면 상승 온도를 40°C까지 높일 수 있어, 예를 들어 초기 수온이 15°C라면 55°C의 온수를 얻을 수 있다.
순간온수기의 버너로는 불구멍이 많은 빗꼴 버너가 사용되며, 불꽃이 직접 닿는 부분에는 열전도도가 높은 구리가 사용된다.
2. 1. 2. 자동급탕장치
석유나 가스를 연료로 사용하는 가정용 보일러가 개발되어 널리 쓰이고 있다. 이 장치는 서모스탯(온도 조절 장치)을 이용하여 물의 온도를 자동으로 일정하게 유지하면서 뜨거운 물을 공급한다. 주로 취사, 목욕, 세면, 세탁 등에 필요한 온수를 만드는 데 사용되며, 온수 난방에도 활용된다.다만, 온수 난방에 사용되는 물은 끓는 물 상태로 순환하기 때문에, 다른 용도로 사용하는 물과는 분리되는 경우가 일반적이다. 이 때문에 대부분의 자동급탕장치는 2개의 순환 계통을 가지고 설계된다. 가정용으로 사용되는 보일러의 용량은 보통 50L에서 120L 정도이다.
2. 1. 3. 전기식 온수기
전기를 이용하여 물을 데우는 방식이다. 난방에 쓰이는 온수는 보일러에서 화석 연료로 가열하고, 마시는 물(음용수)은 별도의 전기식 온수기에서 가열하는 경우가 있다. 이는 특히 온풍 난방이 주로 사용되는 미국에서 흔히 볼 수 있는 방식이다.[1]
전기 샤워 헤드는 물이 기기를 통과할 때 내장된 전기 가열 장치로 물을 즉시 데우는 방식이다. 이러한 자가 가열 샤워 헤드는 특수한 형태의 지점 사용(POU) 무탱크 온수기로, 특정 국가들에서 널리 사용된다.
전기 샤워기는 1930년대 브라질에서 중앙 가스 배급 시설 부족 문제로 인해 발명되었으며, 1940년대부터 자주 사용되기 시작했다. 가스 배급 비용이 비싸거나 기존 온수 시스템을 갖추기 어려운 가정이 많은 남미와 중앙 아메리카 국가들에서 흔히 볼 수 있는 가전제품이다. 초기 모델은 당시 비쌌던 크롬 도금 구리나 황동으로 만들어졌으나, 1970년대 이후에는 헤어 드라이어와 비슷한 저렴한 가격의 사출 성형 플라스틱 제품이 인기를 얻었다.
전기 샤워기의 작동 원리는 커피 메이커와 비슷하지만 더 많은 물을 흘려보낸다. 물이 흐르기 시작하면 유량 스위치가 작동하여 가열 장치를 켜고, 물이 멈추면 자동으로 꺼진다. 일반적인 전기 샤워기는 중앙 난방 시스템을 사용하거나 더운 계절에 대비하여 고온(약 5.5 kW), 저온(약 2.5 kW), 냉수(0 W)의 세 가지 온도 설정을 갖추고 있는 경우가 많다. 더 높은 전력(최대 7.5 kW)이나 낮은 전력(최대 3.2 kW)을 사용하는 모델, 4단계 온도 설정 또는 가변 온도 설정을 가진 모델도 있다.
2. 1. 4. 태양열 온수기
점점 더 많은 태양열 온수기가 사용되고 있다. 태양열 집열기는 주거지 외부에, 일반적으로 지붕이나 벽 또는 그 근처에 설치되며, 식수 온수 저장 탱크와 연결된다. 이 탱크는 기존의 온수기이거나 태양열용으로 특별히 설계된 것일 수 있다. 키프로스와 이스라엘에서는 주택의 90%가 태양열 온수 시스템을 갖추고 있을 정도로 널리 보급되어 있다.[4]
가장 기본적인 방식은 식수를 집열기로 직접 보내 데우는 직접 가열 방식이다. 이러한 시스템 중 다수는 집열기 내부에 저장 기능을 통합하고 있기 때문에 통합 집열 저장(ICS) 방식을 사용한다고 한다. 물을 직접 가열하는 것이 열 교환기를 통해 간접적으로 가열하는 것보다 본질적으로 더 효율적이지만, 이러한 시스템은 동결 방지 기능이 매우 제한적이고(있는 경우), 가정용으로 안전하지 않은 온도로 물을 쉽게 가열할 수 있으며, ICS 시스템은 추운 밤과 춥고 흐린 날에 심각한 열 손실을 겪는다는 단점이 있다.
반대로, 간접 가열 또는 폐쇄 루프 시스템은 패널을 통해 식수를 통과시키지 않고, 열 전달 유체(물 또는 물/부동액 혼합물)를 패널을 통해 펌핑한다. 패널에서 열을 수집한 후, 열 전달 유체는 열 교환기를 통해 흐르며 식수 온수에 열을 전달한다. 패널이 저장 탱크보다 차갑거나 저장 탱크가 이미 최대 온도에 도달한 경우, 폐쇄 루프 시스템의 컨트롤러는 순환 펌프를 중지한다. 배수 방식 시스템에서는 물이 조절 또는 반조절 공간에 포함된 저장 탱크로 배수되어 동결 온도에서 보호된다. 그러나 부동액 방식 시스템의 경우 패널 온도가 너무 뜨거워지면(부동액의 열화를 방지하기 위해) 또는 너무 차가워지면(물/부동액 혼합물의 동결을 방지하기 위해) 펌프를 작동시켜야 한다.
평판형 패널 집열기는 일반적으로 폐쇄 루프 시스템에 사용된다. 종종 채광창과 유사한 평판형 패널은 가장 내구성이 뛰어난 유형의 집열기이며, 약 55.6°C 이내의 온도 변화가 예상되는 시스템에 대해 가장 우수한 성능을 보인다. 평판형 패널은 순수 물 및 부동액 시스템 모두에서 정기적으로 사용된다.
또 다른 유형의 태양열 집열기는 진공관 집열기이며, 심한 우박이 발생하지 않거나 고온이 필요한 (즉, 94°C 이상) 추운 기후를 위해 설계되었다. 랙에 배치된 진공관 집열기는 일련의 유리관을 형성하며, 각 관에는 중앙 열전도 막대(구리 또는 응축 구동)에 부착된 흡수 핀이 포함되어 있다. '진공'이라는 설명은 제조 과정에서 유리관 내에 생성된 진공을 의미하며, 이는 열 손실이 매우 낮고 진공관 시스템이 물의 끓는점을 훨씬 초과하는 극단적인 온도를 달성할 수 있게 해준다. 최근의 태양열 온수기 기술 발전, 예를 들어 진공관 집열기는 특히 추운 기후에서 효율성을 크게 향상시켰다. (출처: 태양열 온수기 - 위키백과)
중국과 같은 국가는 태양열 온수기 보급을 선도하고 있으며, 전 세계 설비 용량의 70% 이상을 차지한다. (출처: 태양열 온수기 - 위키백과)
2. 2. 저장 방식에 따른 분류
온수기를 설치하는 위치에 따라 개별 사용 지점(POU, Point-of-Use) 온수기와 중앙 집중식 온수기로 나눌 수 있다. 중앙 집중식 온수기는 하나의 큰 온수기가 건물 전체의 온수를 공급하는 전통적인 방식으로, 비교적 작은 규모의 건물에 여전히 적합하다. 반면, 여러 개의 POU 온수기는 온수를 사용하는 각 지점 가까이에 설치하는 방식으로, 간헐적으로 또는 드물게 온수를 사용하는 큰 건물에서 더 나은 선택이 될 수 있다. 이는 중앙 온수기에서 먼 곳까지 온수가 도달하는 데 걸리는 시간을 줄여주기 때문이다. 온수기를 어디에 설치할지 결정하는 것은 저장식 온수기와 순간 온수기 중 어떤 방식을 선택할지, 또는 어떤 열원을 사용할지와 부분적으로 연관되어 있다.2. 2. 1. 저장식 온수기 (탱크형)
북미와 남아시아에서 주로 사용되는 온수기는 탱크 타입으로, 이를 저장식 온수기라고 부른다. 이 방식은 원통형 용기 또는 컨테이너에 물을 담아 지속적으로 가열하여 필요할 때 온수를 사용할 수 있도록 준비해두는 구조이다. 물은 들어오는 공급수의 수압과 비슷한 압력 상태로 압력 용기 내에서 가열되며, 때로는 감압 밸브를 사용하여 압력을 안전한 수준으로 조절하기도 한다. 북미 지역에서는 이러한 온수 탱크를 온수 탱크라고 칭한다.
가정용 저장식 온수기의 일반적인 크기는 75L에서 400L (20~100 미국 갤런)이며, 일부 가정용 보일러는 50L에서 120L 정도의 용량을 갖기도 한다. 미국에서는 특별한 요구 사항이 없는 일반 가정의 경우 40usgal 에서 50usgal 크기의 천연가스 온수기가 흔히 사용되며, 이는 34,000 ~ 40,000 BTU/h (약 10~12kW) 정격의 버너를 갖추고 있다.
저장식 온수기는 전기, 천연 가스, 프로판, 난방유, 태양열 등 다양한 에너지원을 사용하여 물을 데울 수 있다. 가열 방식으로는 전기 저항 히터, 히트 펌프, 또는 물을 직접 가열하는 가스나 오일 버너 등이 사용된다. 특히 천연 가스는 미국과 대부분의 유럽 국가에서 도시 가스 배관을 통해 편리하게 공급되고 비용 효율성이 높아 가장 널리 사용되는 에너지원이다.
난방용 보일러가 설치된 경우에는 가정용 온수 실린더가 보일러의 1차 가열된 물이나 전기 침수식 히터를 통해 간접적으로 가열될 수 있다. 영국에서는 이러한 방식을 각각 간접 실린더(indirect cylindereng)와 직접 실린더(direct cylindereng)라고 부른다. 만약 이 실린더가 주 압력 온수를 공급하는 밀폐 시스템의 일부라면 무통풍 실린더(unvented cylindereng)라고 칭한다. 미국에서는 보일러에 연결된 간접 가열 방식을 간접 가열 온수기(indirect-fired water heatereng)라고 한다.
저장식 온수기는 에너지를 비교적 천천히 사용하여 나중에 사용할 열을 미리 저장해 둘 수 있다는 장점이 있다. 그러나 탱크에 저장된 물은 시간이 지남에 따라 탱크 벽을 통해 열이 빠져나가 식게 되고, 이를 다시 데우기 위해 가열 시스템이 작동해야 하므로 대기 전력 손실이 발생한다. 단열 성능이 우수한 탱크를 사용하면 이러한 대기 손실을 줄여 효율을 높일 수 있다.[2] 또한, 온수를 한 번에 많이 사용하면 탱크 내의 온수가 고갈되어 다시 데워질 때까지 기다려야 하는 단점이 있다. 일반적으로 탱크 용량이 클수록 중간 정도의 유량에서 온도 변화가 적은 안정적인 온수를 공급할 수 있다.
저장식 온수기의 설치 형태는 지역에 따라 다소 차이가 있다. 미국과 뉴질랜드에서는 바닥이나 낮은 받침대 위에 세우는 수직 원통형 탱크가 일반적이지만, 스페인에서는 수평형이 주로 사용된다. 인도에서는 수직형이 일반적이다. 호주에서는 전통적으로 가스 및 전기 옥외 탱크형 온수기가 많이 사용되었으나, 최근에는 태양열 지붕 탱크의 인기가 높아지고 있다.
8L에서 32L (2~6 갤런) 정도의 작은 용량을 가진 사용 지점(POU, Point-of-Use) 전기 저장식 온수기도 있다. 이는 주방이나 욕실의 캐비닛 아래, 혹은 싱크대 위 벽 등에 설치되며, 보통 1 kW ~ 1.5 kW 정도의 저전력 발열체를 사용한다. 주로 손 씻기 등에 필요한 소량의 온수를 공급하거나, 중앙 온수 시스템에서 먼 곳에서 온수가 도달하기까지의 시간을 메우는 용도로 사용된다. 기존 건물에 온수 배관을 새로 설치하기 어렵거나 비용이 많이 드는 경우 유용하게 활용될 수 있다.
온수기의 용량은 지역의 기후 조건에 따라 달라지기도 한다. 싱가포르나 인도와 같은 열대 국가에서는 유입되는 물의 온도가 비교적 높기 때문에 10L에서 35L 정도의 작은 온수기로도 충분한 경우가 많다. 반면, 카슈미르와 같이 인도의 추운 지역에서는 50L 또는 75L 용량의 저장식 전기 온수기가 주로 사용된다.
2. 2. 2. 순간식 온수기 (무탱크형)
순간식 온수기는 물탱크 없이 물이 흐르는 동안 즉시 가열하는 방식으로, 무탱크 온수기, 연속 흐름식 온수기, 인라인식 온수기, 플래시식 온수기, 온디맨드 온수기, 즉시 가동식 온수기라고도 불린다. 물을 저장하지 않고 필요할 때만 가열하므로 에너지 효율이 높다는 장점이 있지만, 초기 설치 비용이 저장식 온수기에 비해 비싸다는 단점이 있다. 최근 그 사용이 늘어나고 있다.
이 온수기는 장치를 통과하는 물을 전기나 가스를 이용하여 즉시 가열한다. 열교환기 코일 내의 물을 제외하고는 내부에 물을 저장하지 않는다. 높은 열전도율과 제조 용이성 때문에 구리 열교환기가 주로 사용된다.
가스를 사용하는 순간 온수기는 수도꼭지를 여는 것과 연동하여 가스 버너가 점화되고 물을 빠르게 가열한다. 작동 방식은 수압 변화를 감지하는 방식에 따라 두 가지로 나뉜다.
- 저수압 방식: 수도꼭지 바로 뒤 파이프의 좁은 목(오리피스)에서 발생하는 수압 변화를 이용하여 격막(다이어프램)이 가스 밸브를 여는 방식이다. 주로 소형 온수기에 적용된다.
- 고수압 방식: 오리피스 전후의 수압 차이를 이용하여 작동하며, 비교적 높은 수압 환경에 적합하다. 대형 온수기에 주로 사용된다.
가스식 순간 온수기의 능력은 1분 동안 물 온도를 25°C 높여 몇 L의 물을 공급할 수 있는가로 결정된다. 보통 소형은 분당 3L~4L, 대형은 샤워용이나 목욕용으로 최대 20L 정도의 능력을 갖는다. 공급되는 물의 양을 조절하면 상승 온도를 40°C 정도까지 높일 수 있어, 예를 들어 초기 수온이 15°C일 경우 55°C의 온수를 얻을 수 있다. 버너는 불구멍이 많은 빗꼴 버너가 사용되며, 불꽃이 직접 닿는 부분에는 열전도율이 높은 구리가 사용된다.
순간 온수기는 집 전체의 온수 수요를 감당하는 중앙 집중식 모델로 설치하거나, 특정 사용 지점(POU, Point-Of-Use)에 개별적으로 설치할 수 있다. 중앙 온수기에서 거리가 먼 곳에 POU 방식으로 추가 설치하기도 한다.
주요 장점은 저장 용량의 한계 없이 온수를 지속적으로 사용할 수 있다는 점과 필요할 때만 에너지를 사용하므로 에너지 절약에 기여할 수 있다는 점이다. 반면, 초기 설치 비용이 상당히 높다는 것이 주된 단점이다. 미국의 한 연구에서는 초기 비용 회수에 20년에서 40년이 걸릴 수 있다고 보고하기도 했다.
순간 온수기는 지역에 따라 다양한 이름으로 불린다.
- 북미: 무탱크(Tankless) 또는 온디맨드(On-demand) 온수기
- 호주, 뉴질랜드: 순간 온수 장치(Instantaneous hot water unit)
- 아르헨티나: 칼레폰(Calefón) - 주로 가스식
- 기타: 멀티포인트 히터(Multipoint heater), 간헐천(Geyser), 아스코트(Ascot)
보일러가 공간 난방과 함께 온수를 즉시 데워 공급하는 경우도 있는데, 이런 기기를 결합 보일러 또는 콤비 보일러라고 부른다.
전기 샤워 헤드는 물이 통과할 때 내장된 전기 발열체로 물을 직접 데우는 특수한 형태의 POU 순간 온수기이다. 1930년대 브라질에서 중앙 가스 배급의 어려움 때문에 발명되어 1940년대부터 사용되기 시작했으며, 가스 설비 비용이 높거나 기존 온수기 설치가 어려운 남미와 중앙 아메리카 국가에서 널리 사용된다. 초기 모델은 비싼 재료로 만들어졌으나, 1970년대 이후 저렴한 플라스틱 제품이 보급되었다. 물이 흐르면 자동으로 작동하고 멈추면 꺼지는 간단한 구조이며, 보통 고온(약 5.5 kW), 저온(약 2.5 kW), 냉수(0 W) 등 여러 단계로 온도를 조절할 수 있다. 더 높은 전력(최대 7.5 kW) 및 더 낮은 전력(최대 3.2 kW) 버전도 제작되며, 4가지 열 설정 또는 가변 열 설정을 가진 버전도 있다.
3. 온수기의 역사
저장식 온수기가 등장하기 이전, 유럽에서는 다른 형태의 온수기가 먼저 개발되었다. 1868년 영국 런던에서 화가 벤자민 와디 모언은 고체 연료를 사용하지 않는 최초의 즉시 가열식 가정용 온수기를 발명했다. 이 장치는 아이슬란드의 분출하는 온천인 간헐천(Geyser)의 이름을 따서 명명되었다. 모언의 발명품은 찬물이 바닥의 버너에서 나오는 뜨거운 가스에 의해 가열된 파이프를 통과한 뒤, 뜨거워진 물이 싱크대나 욕조로 흘러 들어가는 방식으로 작동했다. 하지만 이 방식은 욕실에서 가열된 가스를 외부로 배출할 배기통이 없었기 때문에 다소 위험했다. 이러한 역사적 배경으로 인해 영국과 남아프리카 공화국에서는 온수기를 여전히 '간헐천'이라고 부르기도 한다.
모언의 발명은 노르웨이 출신의 기계 엔지니어 에드윈 루드에게 영향을 미쳤다. 루드는 미국 펜실베이니아주 피츠버그로 이주한 후인 1889년경, 최초의 자동 저장 탱크형 가스 온수기를 발명했다. 그가 설립한 루드 매뉴팩처링 컴퍼니(Ruud Manufacturing Company)는 오늘날까지 이어지며 탱크형 및 무탱크 온수기의 설계와 작동 방식 발전에 기여해왔다.
4. 온수기의 안전
온수기는 일상생활에 편리함을 제공하지만, 잘못 사용하거나 설치할 경우 여러 안전상의 위험을 초래할 수 있다. 특히 전기 온수기나 전기 샤워기는 세탁기나 헤어 드라이어보다 훨씬 많은 전류를 소모하므로[3] 설치 시 각별한 주의가 필요하다. 안전을 위해서는 반드시 전용 차단기를 설치하고, 접지 시스템을 갖춘 배전반에서 직접 배선해야 한다. 오래된 알루미늄 전선을 사용하거나 연결 상태가 불량하거나 접지가 제대로 되어 있지 않은 부실한 설치는 전선 과열로 인한 화재나, 물을 통해 사용자의 몸으로 전류가 흘러 감전 사고를 일으킬 수 있는 심각한 위험 요인이 된다.[3] 이러한 전기 안전 문제와 비용 때문에 현대의 전기 샤워기는 과거의 금속 케이스 대신 플라스틱으로 제작되는 경우가 많다.
초기 온수기 모델 중에는 안전 장치가 미흡하여 사용상 위험이 따르는 경우도 있었다. 예를 들어, 1868년 벤자민 와디 모언이 발명한 최초의 즉석 온수기인 '간헐천'은 연소 가스를 외부로 배출하는 환기구가 없어 실내 공기 오염 및 질식의 위험이 있었다.
최근에는 온수기의 안전성을 높이기 위한 다양한 기술적 개선이 이루어지고 있다. 물의 역류를 방지하는 체크 밸브, 설정된 시간에만 작동하도록 하는 사이클 타이머, 연료식 모델의 전자 점화 장치, 외부 공기를 직접 연소에 사용하는 밀폐형 공기 흡입 시스템, 배관 단열 등이 그것이다. 이러한 기능들은 온수기의 효율을 높이는 동시에 안전한 사용 환경을 만드는 데 기여한다.
4. 1. 폭발 위험
2003년 이후 미국에서 제조된 가정용 연소 온수기는 ANSI Z21.10.1 표준에 따라 안전 기능이 강화되었다. 이는 온수기 근처에 보관되거나 엎질러진 가솔린과 같은 가연성 액체나 가스의 증기가 점화되어 화재나 폭발로 이어지는 위험을 방지하기 위함이다. 주요 안전 기능으로는 가연성 증기의 점화를 막는 장치와, 비정상적인 연소 조건으로 인해 탱크가 과열되는 것을 방지하는 열 차단 스위치가 있다. 이러한 안전 요구 사항은 과거 주택 소유자들이 온수기 주변에 가연성 물질을 부주의하게 다루다 화재가 발생하는 사례에 대응하여 마련되었다.최근에 설계된 온수기에는 일종의 화염 방지기 스크린이 통합된 경우가 많다. 이 스크린은 보푸라기나 먼지로 막힐 경우 연소에 필요한 공기 공급을 줄여 불완전 연소나 오작동을 일으킬 수 있으므로 주기적인 점검이 필요하다. 만약 화염 방지기가 심하게 막히면 열 차단 장치가 작동하여 안전을 위해 온수기 가동을 중단시킬 수 있다.
4. 2. 화상 위험
온수 온도가 지나치게 높으면 화상 위험이 있다. 가정에서 설거지, 세탁, 샤워 등에 사용하는 온수는 약 50°C 정도인데[3], 이는 직접 피부에 닿으면 화상을 입을 수 있는 온도이다.이러한 위험을 줄이기 위해 온수 공급 장치의 온도 조절 기능이 중요하다. 예를 들어, 일부 전기 샤워 헤드는 고온, 저온, 냉수 등 사용자가 온도를 선택할 수 있는 설정을 제공한다.[3] 또한, 대부분 최종 사용 지점에서 냉수와 온수를 적절히 섞어[3] 사용자가 안전한 온도로 물을 사용할 수 있게 한다.
안전 규제 측면에서도 과열 방지 노력이 이루어지고 있다. 미국에서는 2003년 이후 제조되는 가정용 연소식 온수기에 ANSI Z21.10.1 표준 준수를 요구한다. 이 표준은 비정상적인 연소 조건 발생 시 탱크 과열을 막기 위해 열 차단 스위치 포함을 의무화하여[3], 고온으로 인한 사고 위험을 낮춘다.
4. 3. 세균 오염
(작성할 내용 없음 - 주어진 원본 소스에는 '세균 오염'과 관련된 내용이 포함되어 있지 않습니다.)5. 대한민국 온수기 관련 정책 및 현황
(내용 없음)
참조
[1]
웹사이트
Encyclopedia - Britannica Online Encyclopedia
http://www.search.eb[...]
Search.eb.com
2012-02-29
[2]
웹사이트
Archived copy
http://www.nrcan.gc.[...]
2017-02-20
[3]
뉴스
18-year-old dies after getting electrocuted during shower at Hougang flat
http://singaporeseen[...]
2014-10-02
[4]
웹사이트
Solar Hot Water
https://drawdown.org[...]
2020-12-05
[5]
뉴스
Clean-air rules could threaten wetback fires
https://www.nzherald[...]
2005-08-24
[6]
논문
How much energy can optimal control of domestic water heating save?
https://doi.org/10.1[...]
2019-08
[7]
웹사이트
Energy Conservation Program: Energy Conservation Standards for Residential Water Heaters, Direct Heating Equipment, and Pool Heaters; Final Rule
https://www1.eere.en[...]
2010-04-16
[8]
웹사이트
Energy Efficiency in the Power Grid
https://www.nema.org[...]
National Electrical Manufacturers Association
2015-10-01
[9]
웹사이트
DOE updates water heater rule for first time in two decades
https://www.eenews.n[...]
2022-05-12
[10]
서적
Water Can Be Dynamite
https://books.google[...]
1951
[11]
웹사이트
California Plumbing Code
http://www.iapmo.org[...]
International Association of Plumbing and Mechanical Officials
2010-02-23
[12]
서적
Domestic Water Heating Design Manual (2nd Edition)
2003
[13]
웹사이트
All you need to know about tempering valves
https://www.archerpl[...]
[14]
간행물
Tempered Water Systems.
http://www.armstrong[...]
2003-05
[15]
웹사이트
European Guidelines for Control and Prevention of Travel Associated Legionnaires' Disease
http://www.ewgli.org[...]
European Working Group for Legionella Infections
2008-02-12
[16]
웹사이트
A Consumer's Guide to Energy Efficiency and Renewable Energy: Lower Water Heating Temperature for Energy Savings
http://www.eere.ener[...]
U.S. Department of Energy
2007-10-14
[17]
서적
Energy Efficiency Manual
Energy Institute Press
1999
[18]
논문
A potential source of undiagnosed Legionellosis: Legionella growth in domestic water heating systems in South Africa
https://doi.org/10.1[...]
2019-02
[19]
웹사이트
온수기
https://ko.wikisourc[...]
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