자연냉매 냉동기 대표기업 한국마이콤(대표 Toshio Omura)이 프레온 냉매 전환 솔루션인 CO₂ 초임계시스템 MC-ECO2 도입 사례와 향후 시장을 전망하는 신제품 발표회를 개최해 주목받았다.

한국마이콤은 11월22일 서울시 용산구에 위치한 그랜드 머큐어 엠버서더호텔 랑데부홀에서 관련업계 관계자 200여명이 참석한 가운데 ‘MC-ECO2 신제품 발표회 및 초청 세미나’를 개최했다고 밝혔다. 

오무라 토시오 한국마이콤 대표는 인사말을 통해 “한국마이콤은 올해로 창립 50주년을 맞이했다”라며 “50주년을 기념해 탄소중립사회를 구현할 수 있는 한국마이콤의 새로운 제품인 MC-ECO2를 소개할 수 있어서 기쁘게 생각한다”고 밝혔다. 

첫 발표에 나선 김창한 한국마이콤 플랜트영업부장은 ‘프레온 냉매 전환 솔루션’을 주제로 발표했다. 

김 부장은 “기후변화의 심각성은 안토니오 구테흐스 UN사무총장의 발언에서도 느낄 수 있다”라며 “최근 지구온난화를 지구열대화로, 기후위기를 기후지옥으로 명명했다”고 강조했다. 

현재 전 세계적으로 기후변화에 대한 심각성이 고조되고 있으며 환경문제의 가장 원인으로 ‘온실가스’를 주목하고 있다. 심각해지는 환경문제에서 한국의 탄소배출량은 세계 10위이며 한국의 탄소배출량과 기후변화 영향은 심각한 수준에 이르고 있다. 이에 따라 한국은 온실가스, 즉 탄소배출량 감축을 위해 배출정점인 2018년 기준 2030년까지 40% 감축을, 2050년까지 배출량 ‘0’을 목표로 하고 있다. 

글로벌 프레온 냉매 규제의 역사는 1985년으로 거슬러 올라가 비엔나협약으로 오존층보호조치를 위해 CFCs인 R11, R12 등 규제하기 시작했으며 1987년 몬트리올의정서에서 오존층파괴물질규제 강화로 R22 등 HCFCs외 규제물질이 추가됐다. 1997년 교토의정서는 지구온난화 방지조치로 6대 온실가스 배출 감축을 의결했으며 2015년 파리협약으로 온실가스 감축의무를 통한 자발적으로 감축목표의 결정토록 했다. 

특히 2016년 키갈리의정서는 R125, R134a 등 HFCs 생산 및 사용량 감축을 본격화함으로써 프레온 냉매는 오존층파괴물질, 지구온난화물질로서 생산 및 사용량 규제가 시행되고 있다. 다만 한국의 프레온 냉매 감축 스케줄은 개발도상국 지위인 A5그룹 1 국가로 분류돼 2030년까지 R22 등 HCFCs 전폐를, 2029년부터 2045년까지 R404a, R507a 등 HFCs를 80% 감축해야 한다.

 

김 부장은 “한국의 HFCs냉매의 온실가승 배출량은 약 5,060만톤에 달하며 한국의 산업공정 온실가스 배출량(2020년 기준) 4,850만톤보다 많다”라며 “이러한 HFCs 배출량은 내년부터 온실가스 인벤토리 보고서에 반영된다”고 밝혔다. 이어 “이에 따라 내년부터 국가 인벤토리 합산 및 GWP규정 신설 등 HFCs 규제가 시작될 것으로 보이며 산업계 경쟁력 확보를 위해 자연냉매설비 전환 지원책을 적극적으로 검토할 것으로 보인다”라며 “실제 국정감사에서 정부는 자연냉매설비 전환촉진을 위해 지원책을 적극적으로 검토하고 있으며 HFCs 배출량을 포함하는 방안을 수용해 배출권거래 탄소배출량을 마련하겠다고 답변했다”고 강조했다.

 

김 부장은 특히 “HFCs냉매는 2024년부터 국가 온실가스 인벤토리 보고서 배출량에 포함될 경우 GWP기준 수입쿼터 진행으로 인해 수입량 제한과 원재료 가격상승으로 HFCs 냉매 단가가 상승할 것”이라며 “결국 혼합냉매 R404A, R507A, R448A, R449A도 규제물질에 포함돼 있어 HFCs냉매는 수입쿼터 진행으로 단가상승이 우려된다”고 밝혔다. 이어 “GWP를 낮춰 탄소배출량을 감소시키고자 개발된 대체냉매인 순수 HFOs냉매는 다소 인화성도 있으나 GWP는 10 미만”이라며 “하지만 최근 PFAS에 의해 새로운 규제물질로 분류되고 있다”고 강조했다.

 

PFAS는 쉽게 분해되지 않고 환경 및 인체에 잔류해 호흡기 질환 등을 유발하는 독성물질로 분류돼 유럽과 미국에서는 관련 규제를 준비하고 생산 및 사용을 제한하고 있다. 실제로 우리가 사용하고 있는 대부분의 냉매가 PFAS 규제물질에 해당된다. 

김 부장은 “냉매 선정시 ODP 제로, Low GWO, LoW Charge, PFAS-FREE 등 환경보호와 안전확보를 고려할 수 밖에 없다”라며 “결국 우리는 환경과 안전을 위해 자연냉매를 선택해야 하며 향후 노후설비 교체에 있어서도 의무적으로 자연냉매설비를 고려해야 한다”고 밝혔다. 이어 “자연냉매는 이제 선택이 아닌 필수가 됐으며 환경보호와 운영비용 절감을 위해 자연냉매를 선택해야 한다”라며 “특히 매년 15~20%씩 교체하면 생산운영에 차질도 없다”고 강조했다. 

이창준 한국마이콤 플랜트기술부 부장은 ‘CO₂ 초임계 시스템과 MC-ECO2 국내 설치 사례’에 대해 발표했다. 

이 부장은 “미래 냉매의 선두주자 CO₂는 GWP(지구온난화지수)나 ODP(오존층파괴지수) 걱정없이 사용이 가능한 친환경 냉매”라며 “기화잠열이 높아 열전달 특정이 좋고 암모니아와 달리 불연성, 무독성 물질”이라고 밝혔다.

글로벌 시장조사기관인 ATMO Sphere의 자료에 따르면 선진국의 CO₂ 냉동장치시장은 현재 유럽과 일본에서 주도하고 있으며 유럽, 일본, 미국, 캐나다에서만 6만5,000여소에 설치돼 폭발적인 성장세를 기록하고 있다. 

한국마이콤은 CO₂ 냉동장치로 MC-500(CO₂ 브라인 냉각시템)과 MC-ECO2(CO₂ 초임계 냉각시스템)을 보유하고 있다. MC-500은 기계실은 암모니아 냉매를, 냉동실은 CO₂를 사용하는 이원냉동시스템이다. 암모니아 사용을 꺼리거나 어려운 곳에서 CO₂ 단일냉매시스템인 CO₂ 초임계시스템을 적용할 수 있다. 

CO₂는 다른 냉매에 비해 삼중점이 높고 임계점이 낮은 것이 특징이다. 다만 기화잠열이 높아 냉각효율이 좋은 냉매로 평가받고 있다. 아임계 운전 시 응축을, 초임계 운전 시 가스냉방이라는 차이점이 있으며 압력이 낮으면 낮을수록 좋은 아임계시스템과 달리 초임계 운전에서는 적정압력을 유지해 주는 것이 중요하다. 

한국마이콤의 초임계시스템 MC-ECO2는 친환경 자연냉매인 CO₂만을 사용한 친환경 고효율 냉각설비로 탄소중립과 ESG경영을 위한 친환경설비이자 전기요금을 30% 이상 절감해주는 고효율 장비로 개발됐다. 법정허가 및 안전관리자 선임(MC-ECO2 C70 모델)없이 편리하게 사용할 수 있으며 편의점에서도 사용할 수 있는 안전한 시스템을 자랑한다. 특히 50년 역사로 신뢰할 수 있는 경험과 기술력은 물론 국내 최초 산업용 초임계설비로 특허출원도 완료해 보다 믿을 수 있는 냉동기로 평가받고 있다. 

MC-ECO2의 라인업은 C70과 F140 모델로 개발돼 있다. C70은 법정냉동능력 16.71RT로 냉장창고(-5~10℃)에 적합한 제품이며 F140은 법정냉동능력 47.94RT로 고내온도 -35~-25℃에 적합하다. 추가적으로 냉동창고 및 식품동결용으로 적합한 법정냉동능력 14.8RT의 F30과 19.8RT의 F70 모델을 개발 중이다. 

이 부장은 “냉장용 C급과 냉동 및 식품동결용 F급 모델을 개발해 시운전까지 완료했으며 시장상황에 맞춰 추가적인 모델 개발에도 나설 계획”이라고 밝혔다.

 

MC-ECO2는 현재 O사 납품돼 정상 가동되고 있다. O사의 기존 설비인 R22 수냉식 37kW 냉동기 2세트를 MC-ECO2 C70모델 1세트로 교체했다. 0도 냉동창고 150평에 적용한 결과 연간 전력사용량은 45% 절감돼 연간전기요금으로 2,200만원 절감을 기대하고 있다. 또한 D사 냉동창고에도 기존 설비인 R22 수냉식 55kW급 냉동기 2세트를 MC-ECO2 F140 1세트로 교체해 연간전력사용량 30%로 절감으로 연간 4,300만원의 전기요금을 절감하고 있다. 

이 부장은 “MC-ECO2로 교체함으로써 줄일 수 있는 탄소배출량을 탄소배출권과 전력으로 환산하면 전력비 절감에 더해 부가적인 경제적 가치를 창출할 수 있다”라며 “MC-ECO2는 전력비 절감효과만으로 투자금액을 6~7년만에 회수할 수 있으며 부가적인 가치를 고려하면 더욱 빠르게 회수할 수 있다”고 강조했다. 

마지막 발표는 후지가키 노리히토(NORIHITO FUJIGAKI) 마예카와제작소 부장이 ‘일본 CO₂ 초임계시장 현황 향후 전망’에 대해 발표했다. 

일본에서 CO₂ 초임계 설비는 1924년 가정용 및 소규모 상업용 상품이 개발되면서 시작됐으며 마에카와제작소는 1924년 창업돼 내년이 창립 100주년이다. 1998년 전력회사를 중심으로 가정용 에코큐트가 개발됐으며 마에카와는 2000년 제빙 350kW급, 급탕 600kW급 대형 CO₂ 초임계 설비에 대해 검증을 완료했다. 

2003년 일본에서는 음료 쇼케이스용 CO₂ 초임계 냉각설비가, 2010년경 냉동 쇼케이스용 냉각설비 판매가 이뤄졌으며 마에카와는 업소용 CO₂ 초임계 히트펌프 ‘UNIMO’를, 2008년 NH₃/CO₂ 브라인 냉매형 범용기 ‘NewTon’을 판매하기 시작했다. 2015년 일본에서는 소형중형 규모의 냉동냉장용 초임계 설비가 출시됐으며 마에카와는 CO₂ 콘덴싱유니트 ‘COPEL’을 2019년부터 판매했다.   

후지가키 부장은 “전 세계에서의 CO₂ 초임계 및 아임계시스템 도입현황(2022년 12월 냉동냉장분야 기준)을 보면 일본 6,960대, 유럽 5만7,000대, 캐나다 745대, 미국 1,150대 등이 보급됐다”라며 “쇼핑몰이나 슈퍼마켓을 위한 냉동·냉장용 RACK시스템이나 중소규모의 상업용 냉장고를 중심으로 도입이 확산되고 있다”고 밝혔다.

 

일본의 Low GWP 냉매 도입 현황을 보면 대체 프레온 및 그린냉매들은 석탄연료 보일러를 대체할 급탕 등 히트펌프와 CVS·슈퍼마켓에서의 냉동·냉장용 쇼케이스, 공냉식 냉동기를 사용 중인 중형 규모의 냉동창고, 제조 프로세스용에서 전환되고 있다.

후지가키 부장은 “CO₂ 콘덴싱 유니트 ‘COPEL’은 에너지절감·CO₂ 배출량 삭감은 물론 공간 절약, 안전하게 오랫동안 사용할 수 있는 시대를 앞서 진화를 거듭한다는 컨셉으로 개발했다”라며 “NewTon은 고효율 자연냉매 냉동기로써 중형·대형 냉동창고에 약 3,000여대가 출하됐으며 소형기종의 수요도 증가하고 있어 COPEL 상품화에 집중할 수 있었다”고 밝혔다. 이어 “고객의 선택지를 늘리는 소형 공냉식 기종인 만큼 옥외 설치형으로 냉각탑이 불필요하며 기존 프레온설비보다 에너지절감 효과도 높다”라며 “2019년 판매 개시 이후 누계출하 대수가 130여대에 이른다”고 덧붙였다. 

COPEL은 현재 고내온도 -8~15℃에 대응할 수 있는 C70과 고내온도 -40~5℃에 대응할 수 있는 F30 등으로 라인업돼 있으며 △전 기종 내염사용 표준화 △고주파대책(매트릭스 컨버터) 내장 △COPEL 전용 유니트쿨러 채용 등으로 차별화고 있다. 특히 일본에서 추진 중인 '탈프레온, 저탄소 사회의 조기실현을 위한 에너지절약형 자연냉매기기 도입 가속화사업'에 채택된 F140과 ‘콜드체인을 지지하는 냉동냉장기기의 탈프레온·탈탄소화 추진사업’에 채택된 F70모델도 출시했다.

 

COPEL은 시즈오카현 누마즈시에 위치한 00냉동창고에 설치돼 2022년 1월 이후 소비전력이 22~43% 절감됐으며 냉각탑과 간접살수 방식으로 냉각수 사용량 절감은 물론 에너지절약효과는 열원기기 및 쿨러팬 동력에만 의존하고 있다. 

현재 COPEL은 △마르하니치로 오오에공장 △야이즈냉동 △미사키메구미 수산 △호우스이 아츠기물류센터 △프리마함 훗카이도공장 △산에이식품 △오토후케 농업협동조합 등에 설치돼 에너지절감을 통한 탄소중립 사회로의 전환에 앞장서고 있다.