CO₂ 냉동기 글로벌리딩기업 Beijer Ref group의 일원인 SCM FRIGO의 CO₂ Transcritical System이 적용된 냉동창고 운영 현장의 높은 에너지절감성능이 주목받고 있다.
CO₂ 냉매의 최신 동향을 소개하는 R744.com은 1월10일 SCM FRIGO의 CO₂ Transcritical System의 에너지절감 성능을 소개한 흥미로운 포스트를 게시했다.
지난해 9월 벨기에에서 개최된 ‘ATMOsphere(ATMO) Europe Summit 2023’에서는 기후위기 극복을 위한 자연냉매기술의 최신 동향 및 성과를 공유하는 자리가 마련됐다.
ATMO Europe Summit 2023의 냉동시스템 연구세션에서 SCM FRIGO의 R&D 엔지니어인 Federica Rossetti는 이탈리아 냉동창고 운영기업인 Sagat의 Andrea Zanchetta 대표와 공동으로 CO₂ Transcritical System 설치사례 분석자료를 발표했다.
이탈리아 북부에 위치한 냉동창고 운영기업인 Sagat는 사용하고 있던 R404A 냉동시스템 일부를 CO₂ Transcritical System으로 교체해 에너지비용, 기타 설비의 설치 및 유지보수, 운영비용 등을 절감했다. 이를 통해 R404A대비 상승한 설비비용은 4.7년 내 회수될 전망이다.
15년의 시스템운영기간 동안 자본 및 운영비용 등을 포함한 생애주기비용을 고려한다면 CO₂ Transcritical System은 남아있는 R404A 사용설비보다 7.4% 더 저렴할 것으로 예측된다.
19% 에너지절감 효과
Sagat는 이탈리아 Treviso지방에서 5만2,000m³ 규모의 냉동창고를 운영하고 있다. 지난 2019년 SCM FRIGO와 파트너십을 체결하며 20여년간 사용해온 R404A 냉동시스템을 CO₂로 전환하고 있다. Sagat는 오는 2030년까지 모든 냉동시스템을 CO₂로 완전히 교체할 계획이다.
Sagat가 도입한 CO₂설비는 SCM FRIGO의 Transcritical Booster System 2대와 가스쿨러 통합형 유니트로 구성됐으며 외부에 설치됐다. 증발온도 –32℃에서 5개 냉동창고 총 1만6,000m³ 공간에 260kW(74RT)의 냉동용량을 공급한다.
또한 Sagat는 10대의 R404A 냉동기를 비교그룹으로 지정했다. ‘216kW(61.4RT) 증발온도 -33℃’ 용량의 냉동창고 5개와 ‘180kW(51.2RT), 증발온도 0°C’ 용량의 적재구역이 포함된 총 3만6,000m³ 공간이다.
여름철 SCM FRIGO의 CO₂시스템의 월평균 에너지소비량은 2.9kWh/m³을, R404A는 2.8kWh/m³를 기록했다. 그러나 겨울철 에너지사용량은 1.6kWh/m³(CO₂)와 2.2kWh/m³(R404A) 차이로 CO₂시스템이 R404A보다 훨씬 뛰어난 성능을 나타냈다.
연간기록을 종합하면 R404A는 월평균 2.7kWh/m³를, CO₂는 2.2kWh/m³를 사용하며 CO₂ 시스템이 R404A보다 에너지를 m²당 19% 덜 사용했음을 확인했다.
Rossetti SCM FRIGO 연구원은 발표를 통해 “R404A, CO² 냉매 기반 시스템을 같은 현장에서 동시에 운영함으로써 두 기기의 성능을 면밀히 비교하고 에너지절감 효과를 문서화할 수 있었다”라며 “CO₂ 냉매는 가장 추운 달에 높은 성능을 보인 반면 가장 더운 달에는 최대 소비량을 기록했다”고 밝혔다. 이어 “R404A는 오직 기온이 25~27℃ 이상일 경우에만 에너지절감 효과를 보였다”고 설명했다.
비용절감 효과 ‘탁월’
CO₂ Trancritical System의 낮은 에너지소모량은 최종 사용자에게 주목할 만한 비용절감 효과를 유도한다. 최종 사용자들은 CO₂설비에서는 m²당 1.83유로를, R404A에서는 2.25유로를 지불하는 것으로 계산되며 Sagat는 2022년 6,800유로를 절감했다. 만약 Sagat가 현재 유지 중인 나머지 R404A설비를 CO₂로 바꾼다면 연간 절감액은 1만5,200유로로 상승할 수 있다.
Rossetti 연구원은 “에너지비용 절감은 CO₂의 높은 초기비용을 상쇄하는 데 도움이 된다”라며 “CO₂설비의 낮은 설치비용, 에너지절감에 따른 유지관리비 절감, 매우 저렴한 냉매비용 등 이점으로 균형을 이룰 수 있다”고 말했다.
Zanchetta Sagat 대표는 “이번 설치사례로 CO₂설비의 에너지절감 효과를 확인함에 따라 남아있는 R404A설비를 CO₂기술로 완전히 교체하는 계획을 수립할 수 있었다”라며 “또한 높은 기온이 CO₂ 성능에 미치는 영향을 감소시키는 기술에 대한 투자를 함께 진행할 예정”이라고 말했다. 이어 “이러한 계획은 2030년까지 탄소중립설비를 갖춘다는 우리의 최종 목표달성에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”라며 “만약 R404A설비와 비교한 CO₂시스템의 성능이 더욱 향상된다면 교체계획을 가속화할 것”이라고 강조했다.
“CO₂ 시스템 혁신 이어갈 것”
Rossetti 연구원은 “CO₂시스템이 최적화됐지만 이는 기본적인 사이클이며 아디아바틱 가스쿨러(Adiabatic Gas Cooler) 혹은 이젝터기술(Ejector Technology)을 추가 적용함으로써 성능을 향상시킬 수 있다”라며 “또한 그늘진 실외에 설치하거나 시스템제상을 위한 열회수시스템 도입함으로써 효율을 올릴 수 있다”고 덧붙였다.
CO₂냉동시스템은 지구온난화 가속에 영향을 미치고 있는 HFC를 대체할 수 있는 미래지향적이며 지속가능한 냉동솔루션으로 평가받고 있다.
이러한 견해를 바탕으로 한 SCM FRIGO의 자연냉매, 특히 CO₂에 대한 노력은 시장에서 성과를 인정받고 있다. SCM FRIGO는 매년 2,200여개의 CO₂ 유니트를 공급하고 있으며 성장하고 있는 CO₂ 냉동시장의 요구에 부응하기 위해 생산능력을 지속적으로 확대하고 있다.
Rossetti 연구원은 “우리의 목표는 CO₂ 냉동시스템에 대한 연구, 설계, 생산 전반에 대한 혁신을 지속하는 것”이라고 강조했다.
한편 SCM FRIGO는 2005년 처음 자연냉매 사업을 시작했으며 2011년 Beijer Ref group에 합류했다.
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