재는 얼마나 나오느냐보다,
몇 도에서 녹느냐

앞선 이야기에서, 좋은 펠릿일수록 재가 적게 남는다고 했습니다. 틀린 말은 아닙니다. 그러나 발전소에서 실제로 펠릿을 태우는 기술자에게 물어보면, 재의 양보다 더 신경 쓰는 것이 하나 있다고 답할 겁니다. 그 재가 몇 도에서 녹기 시작하느냐입니다.

재는 녹습니다

우리는 흔히 재를 다 타고 남은 가루로만 생각합니다. 그런데 그 가루도 온도가 충분히 오르면 녹습니다. 마치 모래가 녹아 유리가 되듯이 말입니다.

문제는 그 녹는 온도가 연소로 안의 온도와 겹칠 때 생깁니다. 산업용 보일러의 화염부는 대개 섭씨 800도에서 900도 안팎입니다. 그런데 어떤 재는 바로 이 구간에서 물러지기 시작합니다. 물러진 재는 서로 들러붙어 덩어리가 되고, 식으면 유리처럼 단단하게 굳어 연소로 벽과 화격자에 눌어붙습니다. 이것이 앞서 잠깐 언급했던 클링커, 정확히는 슬래그입니다. 한번 생기면 열전달을 막고, 공기 흐름을 방해하고, 긁어내려면 설비를 멈춰야 합니다.

그러니 기술자에게 중요한 것은 "재가 몇 퍼센트 나오는가"만이 아닙니다. "그 재가 우리 연소로 온도보다 높은 곳에서 녹아 주는가"입니다. 재가 조금 많더라도 높은 온도까지 버티는 연료가, 재가 적어도 800도에서 녹아버리는 연료보다 다루기 쉽습니다.

무엇이 융점을 끌어내리는가

그렇다면 재의 녹는점은 무엇이 정할까요. 핵심은 재 안에 든 알칼리 금속, 특히 칼륨입니다.

칼륨은 그 자체로도 비교적 낮은 온도에서 녹지만, 진짜 문제는 규소와 만날 때입니다. 재 속의 칼륨이 규소와 결합하면 규산칼륨이라는 화합물이 되는데, 이것의 녹는점은 놀랍도록 낮습니다. 순수한 규소, 곧 모래는 1,700도가 넘어야 녹지만, 여기 칼륨이 끼어들면 그 혼합물은 700도대에서도 물러지기 시작합니다. 여러 성분이 섞이면 저마다의 녹는점보다 훨씬 낮은 온도에서 함께 녹아버리는 '공융'이라는 현상 때문입니다. 눈길에 소금을 뿌리면 영하에서도 눈이 녹는 것과 같은 이치입니다.

그래서 재의 성분을 알면 그 재가 얼마나 얌전할지가 보입니다. 칼륨, 나트륨, 염소가 많으면 융점이 뚝 떨어지고, 칼슘과 마그네슘이 상대적으로 많으면 융점이 높게 유지됩니다.

그래서 목질이 유리합니다

여기서 왜 나무 줄기로 만든 펠릿이 짚 같은 초본계 연료보다 대접받는지가 드러납니다.

볏짚, 밀짚, 옥수수대 같은 농업 잔재는 칼륨과 염소를 많이 품고 있습니다. 빠르게 자라며 잎과 줄기에 양분을 잔뜩 쌓아 두기 때문입니다. 그래서 이들의 재는 800도 안팎에서도 녹기 시작합니다. 바로 보일러가 일하는 그 온도입니다. 이런 연료를 그래도 태우려면, 석회 같은 첨가제를 섞어 억지로 융점을 올리거나, 심지어 원료를 물로 씻어 칼륨을 미리 빼내는 처리까지 해야 합니다.

반면 나무의 줄기 목질은 칼륨이 적고 칼슘이 상대적으로 많습니다. 그래서 목질 재의 융점은 대체로 보일러 온도보다 한참 높은 곳에 있고, 그런 특별한 손질 없이도 웬만한 연소로를 견딥니다. 목재 펠릿의 조용한 강점이 여기 있습니다. 씻거나 첨가제를 넣어 융점을 만들어 주는 게 아니라, 원료가 처음부터 그 성질을 지니고 있다는 것.

풀이냐 나무냐가 아니라, 성분입니다

그런데 여기서 한 가지 오해를 짚고 가야 합니다. "초본계는 무조건 나쁘고 목질은 무조건 좋다"는 말은 아닙니다. 재미있는 반례가 바로 벼에 있습니다.

같은 벼에서 나오는데도, 볏짚과 왕겨는 정반대입니다. 볏짚은 방금 본 대로 칼륨이 많아 낮은 온도에서 녹습니다. 그런데 왕겨는 거의 규소 덩어리에 가까워서, 오히려 웬만한 목질보다도 높은 온도까지 버팁니다. 실제로 왕겨 재는 잘 녹지 않고 잘 들러붙지도 않아, 다루기 까다로운 축이 아니라 오히려 순한 축에 듭니다.

그러니 재의 융점을 정하는 것은 '풀이냐 나무냐'라는 겉모습이 아닙니다. 결국 그 안에 든 성분, 특히 칼륨과 규소와 칼슘의 균형입니다. 우리가 목질을 선호하는 것도 '나무라서'가 아니라, 나무의 줄기 목질이 마침 그 균형을 잘 갖추고 있기 때문입니다.

그래서 껍질을 걷어냅니다

이 관점에서 보면, 앞선 이야기에서 우리가 껍질과 잎을 걷어내고 깨끗한 속살을 쓴다고 했던 것이 한층 깊은 뜻을 얻습니다. 껍질과 잎에는 바로 그 칼륨이 몰려 있습니다. 그러니 껍질을 벗기는 일은 재의 양을 줄이는 일이자, 동시에 재의 융점을 지키는 일이기도 합니다. 줄기 목질만 남을수록, 그 재는 더 높은 온도까지 얌전히 버팁니다.

두 개의 숫자를 함께 봅니다

그러니 펠릿의 품질을 제대로 보려면 숫자 하나로는 부족합니다. 재가 몇 퍼센트 나오는가, 그리고 그 재가 몇 도에서 변형되기 시작하는가 — 이 둘을 함께 봐야 합니다. 앞의 숫자는 얼마나 깨끗하게 탈지를, 뒤의 숫자는 태우는 설비를 얼마나 오래 지켜줄지를 말해 줍니다.

좋은 펠릿을 고르는 일은, 결국 다 타고 남을 그 한 줌이 얼마나 적을지뿐 아니라, 그 한 줌이 얼마나 얌전히 있어 줄지를 함께 헤아리는 일입니다.