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연재기획

댄포스러닝, 탄화수소·CO₂냉매, 단점 불구 관심↑

시스템안정성·에너지절감 효율성 인정받아

몬트리올 협정과 교토의정서 그리고 최근의 파리협정까지 시대는 새로운 냉매를 끊임없이 요구하고 있다. CFC에서 HCFC 그리고 HFC, 최근 HFO냉매까지 새로운 냉매가 꾸준히 출시되고 있다. 이렇다보니 자연냉매인 CO와 탄화수소 계열 냉매도 고압 및 인화성의 단점에도 불구하고 관심이 높아지고 있다. 자연냉매는 이런 변화하는 시장에서 다양한 요구를 충족할 수 있는 최적의 냉매로 취급되고 있는 것이다.


탄화수소 냉매, 시스템 안정성 높여 탄화수소 계열 냉매는 ODP‘0’이며 절대적으로 낮은 GWP를 가지는 친환경 물질이다. 낮은 토출 온도로 시스템의 안정성을 높일 수 있으며 냉매충진량이 적다. 탄화수소 계열 물질들은 다양하지만 일반적으로 냉매에 사용되는 물질은 프로판, 이소부탄 프로필렌 등이 주로 사용되며 다양한 운전조건에서 높은 에너지효율을 낼 수 있다.


탄화수소계열 냉매들은 일반적으로 R-22R-134a와 비슷한 압력대를 형성하고 있어 사용압력에 따른 추가 설비 등이 필요치 않다. 이런 좋은 효과에도 불구하고 탄화수소는 인화성이라는 최대의 단점 때문에 사용하는데 있어 많은 제약과 규제가 따르고 있다. 일부 지역에서는 최대 충진량에 대한 제한을 두기도 한다.


탄화수소는 가정용(R600a), 상업용 냉동(R290), 히트펌프, 슈퍼마켓용 냉동, 특별한 경우 산업용으로도 사용되고 있다. 현재 세계적으로 약 650만대에 달하는 가정용 냉장고가 탄화수소 계열 냉매를 사용하고 있다. 세계적으로는 생산량의 40%, 유럽의 95%, 중국의 75%가 탄화수소를 쓰고 있으며 2020년까지 세계적으로 80%까지 증가할 것으로 기대하고 있다.


CO, E절감 냉매 입지 굳혀 냉매로써 CO1850Alexander Twining에 의해 처음 제안됐으며 1920~1930년대 절정을 이뤘으나 프레온계 냉매 개발로 점차 사용이 줄어들었다CO는 독성이 없고 비가연성이며 대기 중에 약 0.04%로 존재하는 물질로 쉽게 얻을 수 있다는 특징이 있다


CO냉매를 사용하는 시스템은 식품매장용 냉동시스템이나 산업용 냉동, 온수용 히트펌프 등에 적용돼 많은 성과를 내고 있다. 식품매장용 냉동에서는 CO를 가장 적게 배출할 수 있는 친환경 냉매로 산업용 냉동에서는 암모니아의 위험성과 효율을 증대시킬 수 있는 대안으로 대두되고 있다. 또한 에너지소비차원에서도 프레온계 직팽식냉매를 사용하는 시스템대비 눈에 띄게 에너지를 절감할 수 있다.


냉매로써 CO는 친환경, 에너지절감형 냉매로 입지를 굳혀 가고 있다. 특히 F-gas규제가 갈수록 강화되고 있어 식품매장 냉동시스템뿐만 아니라 차량용 에어컨 냉매도 기존의 R-134a에서 CO냉매를 사용하려는 연구가 활발하다.


일본의 경우 대형매장보다는 편의점과 같은 소형매장에서의 사용량이 급증해 20153600개 이상의 매장에서 초임계시스템을 사용하고 있다.

 

이번 기획연재는 Danfoss E-learning: Natural Refrigerant: COmodule 1, 2, 3 Danfoss Elearning:Natural Refrigerant: Hydrocarbons 등을 참고해 정민호 댄포스 터보코압축기사업부 팀장이 작성했다.