이동형 냉매회수·재처리장치와 Low-GWP 대체물질 적용 10RT급 항온항습기, 냉동탑차용 독립형 냉동시스템이 개발된다.
한국산업기술평가관리원은 최근 ‘2016년도 대체물질활용기술개발사업 신규후보과제’를 인터넷공시했다. 이번 공시는 2016년도 대체물질활용기술개발사업 신규후보과제에 대한 산·학·연 전문가 의견 수렴을 위한 것으로 대체발포(HFO를 이용한 초저온용 폴리우레탄 보냉재 개발), 분리회수(이동형 냉매 회수·재처리장치 개발), 대체냉각(Low-GWP 대체물질 적용 10RT급 항온항습기 시스템 개발, Low-GWP 대체물질 적용 냉동탑차용 독립형 냉동시스템 기술개발) 등 신규후보 4개가 대상과제다.
■ 세계 최고 ‘이동형 냉매회수·재처리장치 개발’
냉동공기조화기 냉매로 사용되는 불화가스인 HCFC 또는 HFC는 몬트리올의정서 또는 교토의정서 규제물질로 사용량 및 배출량을 규제하고 있다. 국내 대기환경보전법 개정을 통해 관리대상 기기의 범위를 확대해 냉동공기조화기에 사용되는 불화가스 냉매의 관리 강화가 예상되고 있다. 또한 고압가스안전관리법 개정으로 냉매 품질관리를 시행하고 있어 냉매품질 기준을 충족하는 장비 및 기술개발이 필요한 상황이다.
회수업자(냉매관리사) 또는 냉동기 유지보수업자가 장비를 보유해 사용할 수 있으며 대부분 회수한 냉매를 냉동공기조화기 수리 후 현장에서 재주입함을 고려해 회수와 재처리 기능은 물론 냉매품질규격을 충족시킬 수 있는 장치개발이 시급한 상황이다.
이번 과제는 냉매 품질기준을 충족시키는 이동형 냉매 회수, 재처리 기능 일체형 냉매 회수·재처리 장치를 개발하는 것으로 냉매 회수업자 또는 냉동기 유지보수업자가 용이하게 사용할 수 있도록 이동형 냉매 회수 및 재처리 장비를 개발해야 된다.
또한 산업용(상업용) 및 건물용 냉동공기조화기 충전 냉매회수율 99% 이상 달성을 위한 회수기술, 회수냉매에 포함된 오염물질(오일, 수분, 산분 등)을 제거하기 위한 재처리 기술을 개발하고 재처리 냉매의 품질이 냉매 품질규격인 ‘AHRI 700:2012’을 충족시킬 수 있는 장비를 개발하는 것이 이번 과제의 최종 목표다.
특히 냉매회수율은 세계 최고 수준이 99%인 만큼 개발장비는 99.5% 이상을 목표로 개발되며 개발 장비의 공인 시험 성적서도 획득해야 한다. 개발기간은 3년 이내이며 올해 2억원 이내 총 6억원이 지원될 예정이다.
■Low-GWP 냉매 적용 항온항습기 개발
항온항습시스템은 산업공조로 Room이나 일정공간의 내부를 제조 공정상 또는 저장기간 중 필요로 하는 온·습도 조건을 유지하는 시스템이다. 항온항습 시스템의 사용조건은 용도마다 조금씩 차이를 보이고 있지만 저온창고(5~10℃)를 제외하고는 상온수준과 50.0%정도의 상대습도를 유지하도록 제어되고 있다. 실험용으로 사용되고 있는 항온항습기의 경우 온도범위 –30℃~50℃ 수준에서 습도를 제어할 수 있도록 제작되고 있다.
항온항습시스템의 경우 온도 유지가 필요로하는 전산실, 반도체 생산라인, 저온창고, 실험실 등에 많이 적용이 되고 있으며 핵심부품인 압축기를 제외하고는 국내에서 자체적으로 생산이 진행되고 있으며 중소기업(SS사, SI사)에서 대응이 가능한 기술로 평가받고 있다.
항온항습시스템 용도에 따라 다양한 운전영역을 확보해야 하기 때문에 적용 냉매의 경우 HCFC인 R-22 냉매를 현재까지 사용 중인 만큼 환경규제 대응을 위해 Low-GWP 대체냉매를 적용한 항온항습기 개발이 필요한 상황이다. 또한 HCFC-22를 사용하고 있는 기 구축된 항온항습시스템 대체와 함께 신규로 제작되는 항온항습기에 적용되는 냉매를 환경규제 대응을 위해 HCFC가 아닌 Low-GWP를 갖는 대체물질로 바꿔 개발해야 하는 상황이다.
항온항습기는 주로 전산실에 많이 사용되고 있으며 용량은 10RT급이 가장 많다. 이에 따라 관련 제품에 대한 대체냉매시스템 적용 기술 개발이 필요하며 기존에 적용된 항온항습기에 대한 대체냉매 Retrofit이 가능토록 핵심 부품에 대한 기술개발 및 대체 적용을 위한 적합성 평가 분석도 이뤄져야 한다. 개발기간은 3년 이내이며 정부출연금은 총 9억원이다.
■ Low-GWP 냉매 적용 냉동탑차 시스템 개발
냉장냉동 물류차량용 냉동유닛은 채소·정육·의약품 등 온도관리가 중요한 물류들을 이동 시 적정온도를 유지시켜주는 기능을 수행하고 있다. 에너지소비 및 국민의 먹거리 안전성 측면에서 매우 중요한 분야다.
세계적으로 물동량의 급격한 증가가 예상되고 소비자의 먹거리에 대한 관심이 높아지고 있는 상황에서 콜드체인시스템의 중요성도 상승함에 따라 2020년에는 수송용 냉동유닛의 예상시장은 700만대를 넘어설 것으로 전망되고 있다.
수송용 냉동유닛의 경우 차량의 엔진 및 자체 전기모터를 이용해 냉장냉동을 진행하는 종속형(메인) 타입과 냉동기 자체의 별도 디젤 엔진을 적용해 물류에 대한 온도제어를 진행하는 독립형(서브) 타입으로 나뉘어져 있다.
소형 물류차량의 경우 차량의 엔진과 연결돼 진행하는 종속형(메인) 타입 냉동시스템이 주류이며 차량의 냉매(R-134a)를 사용하고 있다. 물류 제어 온도 범위가 상대적으로 작다.
이에 반해 중대형 물류차량의 경우 별도의 엔진을 적용한 독립형(서브) 타입 냉동시스템을 사용하고 있어 차량에 적용되는 실내 냉방용 냉매(R-134a)와는 별도의 냉매(R-404A)를 물류 온도 최적화 유지를 위해 사용하고 있다. 물류 신선도를 확보하기 위한 온도 제어가 넓은 범위에서 진행된다. 독립형(서브) 타입에서 사용되는 냉매가 비교적 높은 GWP(3,922)를 가지고 있어 환경규제 대응을 위한 Low-GWP 냉매를 적용하는 시스템으로 변경이 필요한 상황이다.
국내 수송용 냉동시스템분야는 중소기업에서 주로 진행하고 있어 강화되는 환경규제에 대한 선제적 대응과 지속적인 시장 확보를 위해 Low-GWP 냉매 적용 독립형 냉동시스템 개발이 시급한 상황이다. 이번 과제의 연구개발 기간은 3년 이내이며 정부출원금은 총 9억원이다.
■ HFO를 이용 초저온용 폴리우레탄 보냉재 개발
미국과 캐나다의 경우 올해부터 단계적으로 HFC 규제 강화해 나가고 있어 이는 전세계적인 추세다. 이에 따라 차세대 친환경 발포제 적용 보냉제 개발이 필요하며 HFO계 발포제를 이용한 폴리우레탄 보냉재의 국내외 기술경쟁력 강화도 시급한 상황이다. 특히 조선사업, 국내외 가스 플랜트 보냉재 등고부가가치 산업인 조선·플랜트분야 사업 활성화가 필요하다.
이번 과제는 HFO를 이용한 초저온 보냉재용 폴리우레탄 소재를 개발하는 것으로 HFO계 단독(혼합) 발포제를 선정하고 △폴리올 상용성 평가 △발포제 발포분압 및 온도에 따른 기상 열전도도 평가 △노화에 따른 발포체의 열전도도 평가기술 개발 등이 이뤄진다.
또한 HFO 발포제 적용을 위한 Polyol 시스템 설계 기술 개발을 위해 Polyol 배합 설계를 통한 폴리우레탄 발포 기술, 기계적 물성 및 단열성능 분석을 위한 발포체 평가 기술, 단열성능 향상기술을 개발하게 된다.
특히 연속 생산 제조기술 개발을 위한 연속 생산 장비를 이용한 성형 및 제조 기술, 대면적화를 통한 시제작품 제조 및 평가도 이뤄져야 한다. 이번 과제의 연구기간은 5년 이내로 정부출연금은 총 15억원 이내에서 지원된다.
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