전 세계적으로 탄소중립 달성이 글로벌 핵심 의제로 떠오르면서 냉난방시스템도 큰 변화를 맞고 있다. 국제협약과 정부정책에 따라 지구온난화지수(GWP)가 높은 HFCs규제가 강화되고 Low GWP냉매로의 전환이 요구되고 있다. 이러한 흐름 속에서 HFO기반 신냉매를 적용한 히트펌프기술은 강화되는 ESG요구와 재생에너지 확대 흐름 속에서 중요성이 빠르게 커지고 있다.

 

Honeywell에서 냉매사업부문이 분할돼 설립된 Solstice Advanced Materials는 기존 HFC대비 Low GWP, 높은 안전성, 시스템 호환성을 갖춘 친환경 솔루션인 △Solstice® N15(R515B) △Solstice® 1234ze(E) △Solstice® 1233zd(E) 등 ‘HFO냉매’로 고효율 히트펌프 적용에 최적화된 선택지를 제공한다.

 

특히 산업·상업분야에서 에너지절감과 탄소 저감에 기여하며 고온히트펌프를 통해 폐열회수, 100℃ 이상 초고온 조건 대응 등 다양한 산업공정의 전기화와 탈탄소화를 가속하는 핵심기술로 자리매김하고 있다.

 



Solstice® N15(R515B)는 A1등급의 무독성·비가연성 친환경 HFO냉매로, 고온히트펌프분야의 새로운 기준을 제시하고 있다. 80~100℃의 고온운전이 가능해 산업용 온수 및 온풍시스템에 적합하며 압축기 토출 온도가 R134a대비 약 10℃ 낮아 제어가 용이하다는 장점을 가지고 있다. GWP는 299로 R134a(GWP 1,300)대비 약 77% 낮아 탄소 배출 저감에 기여하며 공비 냉매로 고온운전 시 제어가 단순하고 안정적이다.

 

에너지효율 향상으로 최종 사용자에게 10~40% 에너지절감 효과를 제공한다. 이와 함께 80~100℃급 고온적용분야에서 R245fa 시스템대비 초기 투자비가 낮아 경제성 측면에서도 우수한 대안을 제시한다.

 

Solstice® 1234ze(E)는 A2L등급의 무독성·약가연성 친환경 Low GWP HFO냉매(GWP 1)로, 뛰어난 에너지효율성과 안정성을 바탕으로 60~100℃의 중·고온 히트펌프분야에 널리 활용되고 있다. 기존 R134a대비 환경영향은 99.99% 대폭 낮추면서도 유사한 열역학적 성능을 가지고 있다.

 

특히 낮은 압력과 우수한 COP 덕분에 시스템 최적화와 에너지절감 효과가 뛰어나 산업용·상업용 HVAC, 냉방 및 저온 폐열회수분야 등 다양한 분야에서 높은 성능을 발휘하며 친환경 고효율 열원 솔루션 확산에 중요한 역할을 하고 있다.

 

Solstice® 1233zd(E)는 A1등급의 무독성·비가연성 친환경 Low GWP HFO냉매(GWP 1)다. 고온에서도 높은 열역학적 효율을 유지하는 성능 덕분에 산업용 고온히트펌프에서 100~150℃급 열원 생산이 가능하다. 기존 HFC냉매대비 압력과 토출온도가 낮아 시스템제어와 유지관리가 더욱 용이하다.

 

또한 공비 냉매로 고온운전 시 조성변화가 없어 안정적이며 터보냉동기·산업공정용 히트펌프 등 다양한 고효율장비에서 친환경 대체냉매로 빠르게 채택되고 있다. 고온열원과 낮은 환경영향을 동시에 충족하며 고온히트펌프시장의 핵심냉매로서 역할이 더욱 확대될 전망이다.

 

 

Solstice® N15 적용 HP, 맥주공장 탄소 저감 성과

Solstice는 최근 친환경냉매 Solstice® N15(R515B)를 적용한 고온히트펌프 솔루션이 세계적으로 유명한 맥주제조사의 중국 생산공장에 성공적으로 도입돼 에너지절감과 탄소배출 저감에 크게 기여했다고 밝혔다.

 

중국과학원 광저우에너지연구소가 주도한 이번 프로젝트는 맥주 생산공정 중에서도 가장 많은 에너지를 소모하는 CIP(Clean-in-Place)세척과 저온살균구간을 중심으로 기존 증기가열방식을 고효율 히트펌프로 대체해 출수온도를 95℃까지 높여 생산 요구사항을 충족할 뿐만 아니라 CIP세척 및 저온살균공정의 효율을 대폭 향상시킨 대표적 사례로 평가된다.

 

맥주생산에는 단순히 원료를 가공하는 수준을 넘어 제품의 안전성·품질을 유지하기 위한 CIP 세척(80~85℃)과 저온살균(60℃ 이상)과 같은 고온공정이 필수적이다.

 

CIP세척공정은 80~85℃의 고온 알칼리수로 세정한 후 세척조에서 세척된 기구를 서서히 실온으로 냉각하는 방식으로 진행된다. 저온살균공정은 온도를 60℃ 이상으로 유지한 후 냉각구역에서 서서히 실온으로 냉각하는 방식을 사용한다.

 

두 공정 모두 고온의 알칼리수와 살균수를 필요로 하기 때문에 오랜 기간 증기기반 방식에 의존해 왔지만 이는 높은 에너지소비와 낮은 효율, 그리고 상당한 탄소배출을 초래했다. 이러한 상황에서 생산효율과 품질을 유지하면서 친환경적 전환을 이루는 것이 핵심과제로 떠오른 가운데 고온히트펌프는 열회수·재활용이 가능한 공정구조에 적합한 솔루션으로 평가된다.

 

이러한 변화의 중심에는 친환경 냉매 Solstice® N15(R515B)가 있다. 중국과학원 광저우에너지연구소와 협력한 이번 프로젝트에서는 두 종류의 고온히트펌프가 성공적으로 현장에 적용됐다.

 

두 시스템 모두 기존의 외부 증기가열을 완전히 대체하며 최대 95℃ 고온출수, 효율적인 열회수, 증기사용량 95% 이상 절감, 시스템 평균 COP 3.2, 난방시스템 COP 2.8 등을 달성해 기존 방식의 한계를 극복했다. 그 결과 생산공정 효율이 눈에 띄게 향상됐다. 이를 통해 연간 약 130만위안의 에너지비용 절감과 함께 맥주산업의 에너지절약 및 탄소저감 전환에 있어 모범사례로 자리매김했다.

 

천연가스 보일러대비 전력 기반 히트펌프는 연간 686톤의 CO₂ 감축을 실현하며 태양광 등 친환경전력과 결합 시 최대 1,942톤까지 가능하다. 특히 이번 사례는 생산과정 전반에서 에너지소비와 탄소배출을 크게 줄이며 맥주산업의 탄소중립 목표 달성에 중요한 전환점을 마련했다.

 

고효율 열관리체계는 에너지절감과 탄소배출 감축의 명확한 경로를 제시하고 친환경성과 생산효율을 동시에 강화하는 그린팩토리 모델로 평가받고 있다.

 

LEO LI Solstice Advanced Materials의 APAC총괄 책임자는 “Solstice는 지속가능한 개발과 에너지절약 및 탄소배출 감축기술을 향한 여정에서 산업계의 긴급한 요구에 대응해 가장 안전하고 효율적인 에너지솔루션을 제공하고 있다”라며 “수많은 사례 중 한 가지 예로 맥주산업의 고온히트펌프 적용 사례는 Solstice의 기술이 전 세계적으로 폭넓게 활용될 수 있음을 보여주는 대표적인 사례”라고 밝혔다.

 

이어 “앞으로도 Solstice는 글로벌 저탄소전환을 선도하며 지속가능한 미래를 만들어갈 것”이라며 “Solstice의 HFO 기반 히트펌프는 향후 산업에너지구조 혁신을 이끄는 핵심 솔루션으로 자리매김할 것이며 앞으로의 행보도 기대된다”고 강조했다.