적당기술 초절정판 연기없는 나무가스 스토브(Wood Gas Stove)
- 김성원선생님 글, 흙부대 생활기술네트워크에서 퍼옴.

역시 누구나 배우고 누구나 만들 수 있는 적정기술
대충 만들어도 쓸모있는 적당기술의 진수를 보여주는
나무 가스 스토브를 소개합니다.

나무가스 스토브는 연기도 적고 아주 적은 나무로 야외에서 요리를 할 수 있는 스토브입니다. 
작은 나무가지나 나무조각, 톱밥만으로도 마치 가스레인지처럼 사용할 수 있는 스토브입니다. 

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위 아래 4장의 사진들은 모두 깡통 아래 작은 컴퓨터 CPU용 팬(송풍기)을 건전지와 연결시켜 강제송풍을 하도록 해서 
효율을 높인 강제송풍형 깡통 가무가스 스토브입니다.

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강제송풍장치인 팬을 달지 않고 두 개의 구멍 뚫린 깡통만으로도 충분히 놀라운 효과를 확인할 수 있습니다. 
튀김통닭 배달시 함께 딸려온 나무젓가락을 분질러 넣고 몇 개 나무 조각을 넣고 실험해봤는데 
충분히 적은 분량의 라면도 끓이고 커피물도 끓일 수 있을 정도로 오래 타고 화력도 좋았답니다. 
물론 크기를 더 크게 하면 큰 솥의 물도 끓일 수 있을 것 같습니다.

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기본 원리를 간단히 설명하겠습니다.

  1. 2개의 깡통을 겹쳐 끼워서 나무가 연소되는 안쪽 깡통을 단열처리하여 고온 연소 환경을 만든다.
  2. 깡통 하단부를 통해 밑으로부터 공기가 주입될 수 있는 1차 공기 주입구
  3. 내외부 깡통 사이를 통과하면서 예열된 공기를 연소점에 재차 공급할 수 있는 상단 안쪽 깡통의 2차 공기주입구
  4. 2차 공기주입구로부터 공급된 뜨거운 공기(산소)와 연소점의 나무가스가 결합하여 고온으로 재연소
  5. 위에서부터 태우므로 연소점이 집중되고 순차적 열분해 유도하여 나무가스층, 숯층, 연소나무층, 아직 타지 않은 나무층 형성
이상과 같은 작용들에 의해 깨끗한 고온 연소가 일어나도록 한 것이 나무가스 스토브입니다.

나무가스 스토브의 기본 구조

나무가스 스토브는 위 원리를 적용해서 다양한 형태로 응용해서 만들 수 있습니다.
우선 비슷하지만 약간 다른 두 가지 형태의 구조는 아래 그림들과 같습니다.
좌측의 것은 하단부에 PC CPU에 붙은 팬을 부착하여 강제 공기주입 되도록 만든 것이고
우측의 것은 팬이 없는 자연대류 현상을 이용한 방식입니다. 
특별한 도구 없이 간단히 만들 수 있으니 실험해보시기 바랍니다.

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추가 설명

나무가스는 뜨거운 공기가 위로 올라가는 자연대류현상을 이용한다. 나무가스 스토브는 거꾸로 타들어가는 방식을 이용해서 나무를 가스로 만들고 예열된 뜨거운 공기를 주입시켜 나무가스가 산소와 결합하면서 재연소하도록 하는 원리를 기본으로 삼고 있다. 나무 가스 스토브는 그 자체의 이러한 구조적 특성으로 인해 나무를 깨끗하게 완전연소에 가깝게 연소시킬 수 있고 높은 연료 효율을 갖고 있다. 나무가스 스토브에 나무를 태우면 약 20~25% 정도의 숯만을 남기낟. 잠깐의 예열시간을 거치면 푸른 불꽃이 발생하고 2차 공기주입으로 연소가 안정화되고 마치 LPG가스 레인지처럼 불꽃이 솟아오르게 된다. 그 결과 불완전 연소된 배기가스와 연기나 그으름이 적게 나오게 된다. 따라서 기술적으로 이용하게 되면 실내에서도 사용할 수 있지만 밀폐된 공간에서는 사용하지 않아야 한다.

많은 사람들이 LPG, LNG가스레인지를 사용한다. 나무에서도 그와 같은 가스가 나온다. 그러나 나무가스는 대부분 실내에서 사용하기에는 연소할 때 너무 많이 나온다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자연대류 현상을 이용하고 공기주입량을 조절하여 열기와 불꽃을 조절할 수 있는 거꾸로 타는 나무가스화 스토브를 만들었다. 이 나무가스 스토브는 공기(산소)와 나무가스를 자연대류 현상을 이용해서 혼합, 연소시킨다. 뜨거운 공기는 위로 올라가고 나무는 아래로 타들어간다. 

나무가스 스토브는 두 개의 크기가 다른 깡통을 이용한다. 규격은 보통 내부 깡통의 직경을 기준으로 삼는데 내부 깡통 직경이 10cm~25cm 정도 크기로 만들 수 있다. 바깥쪽 깡통은 깡통 바닥과 옆면 아랫쪽에 못이나 펀치로 작은 구멍들을 수십개 이상 뚫어서 만든다. 안쪽 깡통은 바깥쪽 깡통보다 높이와 직경이 작다. 안쪽 깡통 역시 깡통 바닥과 옆면 아랫쪽에 같은 방식으로 작은 공기구멍들을 뚫는다. 더해서 안쪽 깡통 옆면 위쪽에 2차 공기가 흘러들어갈 수 있는 작은 구멍들을 뚫는다. 바깥 큰 깡통 안에 작은 깡통을 넣고 작은 깡통과 큰 깡통이 만들어내는 틈을 함석이나 큰 캔 깡통 뚜껑을 오려내서 막는다. 1차로 공기는 큰 깡통의 바닥과 옆면을 통해서 작은 깡통의 바닥과 옆면 아랫쪽으로 통해 안쪽 깡통에 채운 나무 사이로 빨려 들어간다. 2차로 큰 깡통의 구멍을 통해 들어온 공기중 일부는 두 깡통 사이를 통해 올라가면서 뜨겁게 데워진 후 안쪽 깡통의 옆면 위쪽에 뚫어진 구멍을 통해 들어가서 나무가스와 혼합된 후 연소된다. 안쪽 깡통 옆면 위쪽에 뚫는 구멍은 옆면 맨 위로부터 약 1cm 정도 아래 뚫을 때 가장 효율적이다.

안쪽 깡통에 채운 나무는 위쪽부터 연소되게 되는데 아래쪽 나무는 미리 가열되면서 일부 연소되고 일부 나무가스를 배출하게 된다. 위로 올라간 나무가스는 스토브 위쪽에서 다시 뜨거운 공기와 만나면서 재연소되게 된다. 일정한 정도 연소가 진행되면 나무의 맨 위에는 숯층이 형성되고, 가운데 일부 연소되면서 나뭄가스를 내뿜는 연소 나무층, 아직 연소되지 않고 대기중인 나무층을 형성한다. 연소가 진행되면서 나무는 점점 아래로 타들어가게 된다.

표준 나무가스 스토브는 내부 깡통 직경이 15cm, 높이는 20츠~25cm 정도로 만든다. 그러나 결국은 본인들이 구한 깡통의 크기를 기준으로 만들게 된다.

연료로 넣는 1~3cm 정도 나무조각과 지름 1~2cm 두께에 10cm 길이의 가느다란 장작개비가 적당한다. 지름 5mm정도의 잔가지를 함께 섞어 넣는다. 너무 촘촘하면 공기의 흐름이 방해가 된다. 너무 작은 나무칩이나 톱밥은 오히려 공기의 흐름을 방해할 수 있다. 장작개비나 잔가지는 수직으로 세워 넣는 게 연소에 도움이 된다. 처음 불을 붙일 때는 윗 부분에 톱밥이나 볏짚 부스러기, 마른 나뭇잎 등을 넣고 불을 붙인다. 가벼운 나무일수록 그을음이나 숯을 덜 남긴다. 나무가스 스토브는 바닥에서 띄어 놓아야 공기가 잘 주입된다.
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