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냉매규제시대, 주목받는 ‘drop-in’ 냉매

R514A·R513A·R-452B, 기존냉매 즉각 대체 가능

냉매는 사람의 혈액과 같다. 하지만 냉매의 역사는 규제의 역사와 함께 해 왔다. 이미 많이 들어봐서 알고 있는 몬트리올의정서나 교토의정서에서는 냉매의 특성을 감안한 규제안을 담고 있다. 몬트리올의정서에서 오존파괴지수(ODP)를, 교토의정서에서는 지구온난화지수(GWP)를 규제하는 것이다.


몬트리올의정서에 따라 ODP규제가 집중되면서 자연스럽게 ODP가 높은 CFC와 HCFC 규제가 본격화됐으며 이들의 대체물질로 HFC계열 냉매들이 개발되고 냉동공조기기에 적용됐다. 대표적인 냉매가 바로 R134a, R410A 등이다.


2013년 6월 유럽의회에서 기후변화방지를 위한 불소가스(F-gas) 사용 규제로드맵을 시행했다. 로드맵에 따르면 2020년까지 F-gas사용 완전 금지, 2030년까지 수소불화탄소(HFCs) 사용을 2009년 12월대비 16% 감축계획 일정을 제시했다.


미국냉동공조협회(AHRI)에서도 Low GWP냉매 프로그램인 AREP(AHRI Alternative Refrigerant Evaluation Program)을 2011년 시작해 38개 대체냉매 후보들에 대한 평가를 시행하고 있다. 미국에너지부(DOE: Department of Energy)에서도 SNAP냉매 규정을 통해 제품 및 연도별 사용 가능 및 사용 금지 냉매를 지정했다.


일본도 일본냉동공조협회(JRAIA)가 주관하고 일본산업부에 해당하는 METI가 후원하고 NEDO가 지원하는 신냉매 프로그램을 2010년부터 진행하고 있다.


지난해 10월15일 채택된 키갈리 개정의정서는 HFC에 대한 냉매규제가 현실화되고 있음을 보여줬다. 결국 지구온난화 등 환경인식이 강조되면서 Low GWP 냉매 전환 요구가 거세지고 있는 것이다. 일본에서는 HFC-32, 하니웰과 케무어스는 HFO-Blends 냉매를 선보이고 있다.


신냉매시대 열린다
중간재 냉매란 궁극적으로 GWP 1인 냉매로 전환하는 것에 앞서 당장 현재 사용하고 있는 High GWP 냉매를 보다 낮은 Low GWP냉매로 대체하는 것을 말한다.


현재 국내에 유통되는 터보냉동기에 사용되는 냉매는 저압에서는 R123과 고압으로 R134a가 사용되고 있으며 냉동냉장용으로는 R22와 R404A가 사용되고 있다. 히트펌프, 에어컨용으로R407C나 R410A가 주로 사용되고 있다.



Low GWP 냉매라는 것은 결국 현재 사용되고 있는 냉매보다 낮은 GWP를 갖는 냉매를 말하는 것이며 산업용으로는 실질적으로 GWP의 높고 낮다는 기준이 없다. 현재 보다 낮은 GWP를 갖는 HFC냉매인 R32가 있으며 신규 HFO냉매인 R1234yf, R1233zd, R1234ze 등이, 신규 HFO 또는 HFC Blends인 R513A, R514A, R407F 등이 있다. 자연냉매인 CO₂, 프로판 등도 있다.


그러나 Low GWP는 높은 냉매가격과 일부는 가연성이 있어 사용하기 위해서는 별도의 조치가 필요하다. 기존 장비에 비해 일부는 성능과 효율이 감소하는 약점이 있다.


주목받는 drop-in 냉매
당장 냉동공조기업들은 LGWP 냉매를 적용한 제품 개발에 집중하고 있다. 최적화되지 않은 냉매 교체는 비용상승과 함께 오히려 CO₂배출량을 증가시키기 때문에 GWP만을 고려한 냉매 선정보다는 기기성능과 효율까지 고려한 냉매선정에 나서고 있다.


글로벌 공조기업인 트레인, 요크, 캐리어, 미쓰비시 등은 HFO계열 냉매인 R1233zd, R1234ze를 적용한 터보냉동기를 속속 출시하고 있으며 국내에서도 센추리가 국책과제를 받아서 기술개발에 나서고 있다.



하지만 최근 Blend냉매들이 주목받고 있다. 먼저 저압 터보냉동기용으로 사용된 R123을 대체하는 냉매로 R514A, 중압 터보냉동기와 스크류 냉동기용으로 그동안 사용된 R-134a를 대체할 R513A, 스크롤 냉동기용인 R-410A를 대체할 R-452B 등이 있다. 이들 냉매는 기존 냉매를 바로 대체할 수 있는 drop-in 냉매라는 것이 주목이유이며 기존 냉매의 효율과 성능을 완벽하게 대체하는 신규장비나 기존 장비개선에 적합하다.


슈퍼마켓이나 쇼케이스용으로 사용되는 R-404A 냉매를 대체(drop-in)하는 R-407F도 주목받는 냉매다. R-404A의 GWP는 3,921, R-407F는 1,824이기 때문에 당장 냉매만 교체해도 GWP를 50% 이상 줄일 수 있으며 기존 시스템대비 14% 적은 에너지를 소비한다.


업계의 한 관계자는 “R-22, R-123 등 HCFC는 오존파괴물질 신규장비에 생산과 사용이 전세계적으로 단계적으로 폐지될 예정이며 R-123a, R-410A 등 HFC는 생산과 사용은 금지되지 않으나 단계적으로 사용량이 감소된다”라며 “최적화된 냉매로 전환하는 것이 가장 쉬운 방법이지만 기기를 교체해야 하는 문제점이 있기 때문에 drop-in 냉매에 대한 관심이 높아지고 있다”고 강조했다.

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