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온도를 낮추는 물질로 가스의 형태를 띄고 있는 냉매!
우리에게 없어서는 안될 존재이지만
대기 중에 유출되면 기후와 생태계에 변화를 일으켜
오존층이 파괴되고 피부암 등을 일으키는데요.
환경부는 이러한 위험을 예방하기 위해
오는 2018년 11월 29일부터
냉매관리 강화를 위해 개정된 대기환경보전법을 시행합니다.
우리 생활에 꼭 필요한 냉매!
냉매의 올바른 관리는 우리의 지구와
미래의 아이들을 위한 환경을 만드는 길입니다~^^
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‘오존층 파괴 주범’ 에어컨 냉매의 세대교체 | 한경닷컴 – 한국경제
R32 냉매의 지구온난화지수(GWP)는 기존 에어컨에 주로 쓰는 R410 냉매(2088)와 비교해 30% 수준인 675다. 탄소배출량도 R410A 대비 25%라 친환경 냉매로 …
Source: www.hankyung.com
Date Published: 1/15/2022
View: 2498
더워지는 지구, 친환경 4세대 냉매로 식힌다 – 정책뉴스
더워지는 지구, 친환경 4세대 냉매로 식힌다. 신냉매 특허출원 증가…온실가스 배출량 크게 줄인 수소불화올레핀(HFO) 각광. 2018.07.05 특허청. 공감 27. SNS열기.
Source: www.korea.kr
Date Published: 5/22/2021
View: 3621
[신년특집-연재] 냉매가스의 종류와 역사전세계 규제 강화 따라 …
차세대 친환경 냉매 HFO 가스 제품. [가스신문 = 양인범 기자] 한 여름 찌는 듯한 더위를 피하기 위해 사용하는 에어컨, 음식을 오랫동안 보관하기 위해 …
Source: www.gasnews.com
Date Published: 5/5/2022
View: 2805
[보고서]친환경 자연냉매의 개발 및 소형 냉방 시스템 적용
개발 목적 및 필요성보통의 냉방기에서는 HFCs 등의 불화가스 기반 냉매를 사용하고 있으나, HFCs는 높은 지구온난화지수로 인하여 키갈리 국제협약 등을 통해 국제 …
Source: scienceon.kisti.re.kr
Date Published: 10/18/2022
View: 7305
LG전자, 국내 첫 친환경 냉매 시스템에어컨 내달 출시
시스템·벽걸이 에어컨에도 확대 적용. LG전자가 다음달 친환경 냉매로 평가받는 R32를 적용한 시스템에어컨을 국내 최초 출시한다. 일반 가정용 에어컨 …
Source: www.etnews.com
Date Published: 8/14/2021
View: 9251
친환경 냉매를 만드는 기술 | KRISStory | KRISS 홍보관 | 소개
친환경 냉매를 만드는 기술 – 퓨어만(주) -. 올여름, 유례없는 장마가 쏟아지면서 ‘이번 비의 이름은 장마가 아니라 기후위기’라는 말들이 생겨났다.
Source: www.kriss.re.kr
Date Published: 11/21/2021
View: 7280
KR101868135B1 – 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법
본 발명은 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 이를 위해 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)과 메틸렌플로 …
Source: patents.google.com
Date Published: 8/29/2022
View: 7799
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주제에 대한 기사 평가 친환경 냉매
- Author: 환경부
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- Date Published: 2018. 8. 29.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=SgeT2PVmwmk
‘오존층 파괴 주범’ 에어컨 냉매의 세대교체
에어컨 등에 쓰이는 냉매는 오존층 파괴의 주범으로 불린다. 유럽은 2025년부터 지구온난화지수 750 이상인 냉매 사용을 규제한다. 가전 업체들인 지구온난화 영향이 적은 R32 냉매를 사용한 신제품을 내놓은 배경이다. 하지만 R32로는 부족하다. 4세대 냉매인 대체 냉매와 자연 냉매가 궁극적인 해법으로 꼽힌다. 폐냉매 재활용도 과제다
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삼성전자가 올해 출시하는 가정용 에어컨 무풍 시리즈 신제품 90%에 탄소배출을 줄이는 친환경 냉매(R32 냉매)를 적용한다. 이어 LG전자도 상업용 시스템 에어컨 ‘멀티브이 에스’ 신제품 일부에 같은 냉매를 사용한다고 공식 발표하면서 친환경 냉매가 국내 에어컨의 표준이 될 전망이다. R32 냉매의 지구온난화지수(GWP)는 기존 에어컨에 주로 쓰는 R410 냉매(2088)와 비교해 30% 수준인 675다. 탄소배출량도 R410A 대비 25%라 친환경 냉매로 평가받는다. R410A보다 냉매량을 20% 이상 적게 넣어도 동일한 성능을 발휘해 냉각 용량도 높다.가전업체들이 R32 냉매를 쓰게 된 건 지난해 8월 전기용품 안전기준이 개정되면서부터다. 약가연성 물질로 분류된 R32의 국내 사용이 가능해지면서 유럽 등 30여 개국에서 이미 적용한 R32 냉매를 쓸 수 있게 된 것. 다만 안심하긴 이르다. R32도 ‘친환경’이라는 이름을 붙이기에는 완전하지 않은 냉매이기 때문이다.냉매는 냉동장치 등에서 주위 열을 흡수해 응축기에서 열을 방출하는 역할을 한다. 에어컨이나 냉장고, 정수기 등 가전제품과 자동차, 공조기에 사용된다. 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)에서는 냉동 및 냉방 시스템에 충전된 냉매가 생애주기를 거치면서 매년 일정량 배출되고 폐기될 때까지 초기 충전량의 평균 80%가 배출되는 것으로 보고 있다.미국 듀폰에서 만든 ‘프레온’이 표준 냉매로 자리매김하면서 대세가 된 염화불화탄소(CFC) 계열 냉매는 오존층파괴물질(ODS)로 알려지면서 1987년 몬트리올의정서를 통해 최초로 규제가 시작됐다. 대안으로 만든 수소화염화불화탄소(HCFC) 계열 냉매도 오존층 파괴 문제에서 완전히 자유롭지 못해 1997년 교토의정서에 의해 규제되면서 최근에는 오존층 영향이 없는 3세대 수소불화탄소(HFC) 계열 냉매가 쓰이고 있다. 여기에 해당되는 냉매가 국내 기업이 기존에 써온 R23·R410A 냉매다.그러나 3세대 냉매도 지구온난화의 영향을 벗어나진 못했다. 3세대 냉매 역시 지구온난화지수가 CO대비 1300~1만4000배에 달하는 온실가스로 밝혀져 2015년 파리기후변화협약에서 중요하게 다뤄졌다. 2019년 발효된 키갈리개정서에서는 몬트리올의정서상 규제 물질에 수소불화탄소(HFC)를 추가로 포함하고, 단계적 감축 일정을 도입했다. 국제적으로 같은 HFC라도 지구온난화지수가 낮은 냉매를 사용하라는 규제도 나타났다. 유럽은 ‘F-가스 규제’를 내놓고 당장 2025년부터 지구온난화지수 750 이상의 냉매를 3kg 이상 사용하는 분리형 에어컨은 유럽 내에서 제조 및 판매하지 못하게 했다. 이미 유럽은 R32 냉매를 사용하는 에어컨이 상당수를 차지한다. 삼성전자와 LG전자는 R32 냉매가 적용된 에어컨을 4~5년 전부터 유럽 시장에 내놓고 있다. 미국환경보호청(EPA)도 지난해 HFC의 생산 및 소비를 2036년까지 15년간 단계적으로 85%까지 줄이겠다고 발표했다.국내도 국제적 냉매 규제에서 예외가 아니다. 몬트리올의정서와 키갈리개정서에 따르면 당시 개발도상국 지위에 속한 우리나라는 2040년까지 3세대 HFC 기준 수량의 50%, 2045년까지 기준 수량의 85%를 감축해야 한다. 2세대 냉매인 HCFC의 경우 2030년부터 사용이 금지된다. 세계 5위 냉동 공조 기기 생산국인 우리나라도 냉매 규제 대응이 발등의 불이다.최근에는 4세대 냉매로 대체 냉매와 물이나 암모니아 등 자연 냉매가 각광받고 있다. 대표적 대체 냉매는 2017년부터 현대차·기아가 선제적으로 자동차 냉매로 쓰고 있는 R1234yf다. 국내에서는 아직 경제성 문제로 3세대 HFC 계열 냉매가 퇴출되지 않은 상태다. 냉매 세대교체의 가장 큰 문제는 가연성과 가격이다. 2세대 냉매 HCFC의 20kg당 가격이 약 6만원이라면, 4세대 냉매 중 하나인 HFO 1kg은 20만원 수준으로 알려졌다.산업통상자원부는 오존층보호법에 따라 오존층파괴물질을 전반적으로 관리하면서 2030년을 목표로 HCFC의 단계적 감축을 실시하고 있다는 입장이다. 다만 이 법안에는 HFC 규제가 빠져 있다. 산자부는 지난 2월 키갈리개정서를 반영한 법안이 의원 입법으로 발의됨에 따라 최근 법안 개정을 준비 중이다. 산자부 관계자는 “2013년부터 HCFC는 연차별로 감축하고 있으며, HFC 같은 경우 법안 발의에 따라 개정 작업을 진행 중이다”라며 “대체 냉매의 경우 개발 수준을 봐서 감축 일정을 조정할 것”이라고 말했다.국내의 냉매 데이터 관리는 어떨까? 기본적으로 환경부 산하 대기환경보전법 시행규칙의 관리 대상이 1일 냉동 능력 20RT 이상 고압 냉매 사용 시설로 한정돼 있다. 100만 기 이상으로 추정되는 냉매 가전 중 20RT 이상 사용 시설은 약 1만5000개로 전체의 약 2%에 해당한다. 이 시설에만 냉매 사용량과 구입량, 회수량 등에 대해 냉매기록부를 전산에 입력하고 제출하게 되어 있다. 가정에서 사용 중인 자동차나 가전제품 등 소형 냉매 가전은 포함되지 않는다.냉매 관리 대상 자체가 적은 만큼 폐냉매 회수율도 적다. 20RT 이상 시설에 폐기가 발생할 때만 폐기물관리법에 따라 냉매 회수 업자가 절차에 따라 회수한다. 특별한 경우가 아니면 폐기 발생 자체가 적다. 이 때문에 국내 냉매 생산량은 2019년 기준 연간 3만5000톤에 달하지만 생산량 대비 회수율은 1%에도 못 미친다. 2020년 국정감사에서 안호영 더불어민주당 의원에게 환경부와 산업통상부가 제출한 자료에 따르면 매년 냉매 생산량 3만여 톤 대비 2017년 회수율은 0.37%(267톤), 2018년에는 0.68%(251톤), 2019년에는 0.84%(291톤)에 그쳤다.“냉매는 에어컨이나 냉장고 같은 제품에서 열을 운반하기 위한 매개체다. 할로겐화탄화수소(프레온) 계열 냉매는 지구온난화지수 외에 오존파괴지수(ODP)값이 높아 사용되지 않으며, 수소불화탄소 계열 냉매는 오존층의 영향은 없으나 냉매 종류에 따라 지구온난화지수가 다르다. 이번에 적용한 R32 냉매는 수소불화탄소 냉매 중 하나지만 기존 R410A 대비 지구온난화지수가 3분의 1 수준이고, 냉매 사용량도 적어 온난화에 대한 영향이 적다. 냉방 효율이 2~3% 정도 높아 기존 R410 냉매 대비 약 86% 수준 냉매량으로 동일한 성능을 구현할 수 있다.““친환경 냉매 중 성능, 효율 등을 고려해 가장 우선 보급되는 냉매가 R32다. 다만 약가연성이라는 특성 때문에 규격에 대한 부분과 제조, 운반, 설치에서 사용에 이르기까지 안전을 확보하는 것이 관건이었다. 설령 누설이 있더라도 안전한 수준의 냉매량 범위 이내에서 제품을 개발하기 위해 많은 노력을 기울인 결과 에어컨 신제품에 탑재할 수 있었다. 국내외 안전기준에 맞춰 누설 시에도 위험이 없도록 냉매량을 줄여 개발한 만큼 가정에서도 안전하다.““유럽은 2년 전부터 친환경 냉매를 적용한 제품을 판매하고 있다. 국내보다 지구온난화지수 규제가 심해 대부분 유럽 판매 제품은 삼성전자뿐 아니라 일본, 중국 업체도 R32 냉매를 적용하고 있다. 현재 30여 개국에서 R32 제품으로 판매 중이며, 2024~2025년에는 다른 냉매로 변환될 가능성이 있다.““에어컨뿐 아니라 다른 제품에도 친환경 냉매를 적극적으로 사용하고 있다. 앞으로도 지구온난화지수가 더욱 낮은 냉매 적용에 대해 지속적인 연구개발을 진행할 것이다. 폐냉매 재사용은 내년부터 미국 일부 지역을 기점으로 향후 적용 지역을 더욱 넓혀나갈 것이다.“구현화 기자 [email protected]
더워지는 지구, 친환경 4세대 냉매로 식힌다
오존층 파괴의 주범인 프레온 가스로 대표되는 냉매는 그 피해를 감수하고도 사용할 수밖에 없는 ‘필요악’으로 인식돼 왔다.
추가로 온실가스 배출 국제 규제로 인해 지구 온난화 문제도 함께 해결할 수 있는 대체물질이 요구되는 가운데 최근 들어 이를 만족할 수 있는 4세대 신냉매가 새롭게 각광을 받고 있다.
특허청은 최근 들어 온실가스 배출량을 크게 줄인 4세대 신냉매가 새롭게 각광 받고 있다고 5일 밝혔다. (사진=저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지)
온실가스 배출량을 크게 줄인 대표적인 4세대 신냉매는 수소불화올레핀(HFO)계 냉매다.
HFO는 기존 냉매에 비해 비싸고 불에 탈 수도 있는 단점이 있으나, 온실가스 배출이 거의 없고 에너지 효율성이 높은 장점이 있다.
특허청에 따르면, 지난 2003~2017년 기간 중 냉매 관련 특허출원건수는 총 686건이고 온실가스 배출량을 크게 줄인 4세대 신냉매 관련 특허출원들이 꾸준히 늘어나고 있다.
전체 냉매 누적 출원건수 및 HFO계 냉매 출원건수
특히 2008년부터 HFO계 냉매를 포함한 출원건수가 큰폭으로 증가하면서 같은 기간의 HOF계 비중이 65%까지 증가했다.
이러한 출원 경향은 국제 규제로 2008년부터 온실가스를 많이 배출하는 기존 3세대 냉매의 생산과 사용을 줄이면서 4세대 신냉매가 필수적으로 요구됐기 때문으로 분석된다.
HFO계 냉매의 출원 비율 변화
출원인별 현황을 비교해보면 2008년 이후 출원 중 외국인의 비중이 79%이고 HFO계 냉매의 외국인 비중은 92%로 분석됐다.
미국의 허니웰의 비중이 26%, 듀폰은 18%로 4세대 신냉매 시장 선점을 주도하는 반면, 국내기업은 거의 수입에 의존하고 있어 출원건수는 미미하다.
반용병 특허청 정밀화학심사과장은 “냉매는 자동차, 냉장고, 에어컨 등 우리 생활 곳곳에 사용되는 물질로서 시장 규모가 대단히 크지만, 최근 환경 피해와 관련된 엄격한 국제표준이 요구되고 있다”며 “특허청은 우수한 친환경 냉매가 조속히 개발될 수 있도록 관련 특허 동향을 제공해 나갈 예정이며 4세대 신냉매 개발은 일자리 창출에 많은 도움이 될 것”이라고 말했다.
문의: 특허청 특허심사1국 정밀화학심사과 042-481-8646
[신년특집-연재] 냉매가스의 종류와 역사전세계 규제 강화 따라 친환경 냉매가스 전환에 역량 집중
연재순서 上 냉매가스의 종류와 역사 下 냉매가스 처리 현황과 문제점
차세대 친환경 냉매 HFO 가스 제품.
[가스신문 = 양인범 기자] 한 여름 찌는 듯한 더위를 피하기 위해 사용하는 에어컨, 음식을 오랫동안 보관하기 위해 필요한 냉장고, 그 외의 모든 저온 상태를 유지하기 위해서는 냉매가 필수적이다.냉매는 냉각시킬 때 열을 전달하는 물질을 뜻한다. 주로 유체이며, 냉동기기 내부에서 냉각 사이클을 순환하면서 저온부에서 기화하여 주위에서 열을 흡수하고, 고온부에서 응축하여 열을 방출하는 방식으로 저온부를 냉각하는 것을 가능하게 하는 작동 유체이다.
냉매는 그 종류에 따라 액체와 기체로 나뉘는데, 현대에 쓰이는 대부분의 냉매는 기체, 즉 가스 형태를 지닌다.
본지는 이번 신년특집에서 냉매가스의 종류와 제조사, 지구온난화에 끼치는 영향과 처리 문제 등에 대해 2회에 걸쳐 다루고자 한다.
CFC가스, 1920년대에 처음 개발
냉매가 가져야 할 바람직한 성질은 다음과 같다. △저온에서 증발 압력이 대기압보다 높고, 상온에서 응축 압력이 낮을 것 △동일한 냉동 능력을 나타내는 경우, 필요한 동력이 적고 냉매가스의 부피가 적을 것 △전기 저항이 크고 절연파괴를 일으키지 않을 것 △인화성 및 폭발성이 없고 인체에 무해하며 자극성이 없을 것 △가격이 저렴하고 운반과 구입이 용이할 것 △오존층 붕괴와 지구 온난화에 영향을 주지 말 것 등이다. 이외에도 여러 조건이 있으나 모든 조건을 만족하는 물질은 실제로 존재하지 않는다.
냉매는 자연냉매와 합성 냉매 2가지가 있다. 자연냉매는 인간의 간섭없이 자연상태에서 존재하는 물질이다. 천연냉매의 오존층파괴지수(ODP)는 0이고 지구온난화지수(GWP)는 0이거나 무시할 만한 수준이다.
암모니아, 탄화수소(HCs), 이산화탄소(CO 2 )가 대표적인다. 암모니아는 1800년대 후반부터 냉매로 사용되어 저온저장고, 식품처리공정, 상업용냉동기 및 칠러에 사용되고 있는데, 화학적으로 안정되었고 열전달 성능이 뛰어나 고효율 시스템에 주로 사용된다. 탄화수소 냉매는 이소부탄(C 4 H 12 ), 프로판(C 3 H 8 ), 프로필렌(C 3 H 6 ) 등의 혼합물이다. 1930년대까지 사용되다가 1990년 초반부터 다시 적용되었는데, 가정용냉동기, 상업용냉동기, 에어컨, 칠러 등에 사용되었다.
CO 2 는 화학적으로 안정되지만, 일반적인 조건에서 반응하지 않고 R22 압력의 7배로, 고압에 견디기 위한 시스템에서 사용된다. ODP는 0이고, GWP도 1로 사용에 제한이 없으며, 가격이 매우 저렴하다.
합성냉매는 1920년대 냉장고에서 메틸클로라이드 방출로 인해 치명적인 사건들이 발생하며, 미국의 3개 주요 화학회사가 연구하기 시작했다. 1928년 CFC(염화불화탄소)와 HCFC(수소염화불화탄소)가 고독성 및 가연성 냉매의 대체물질로 개발되었다. CFC와 HCFC는 지방족 유기화합물로서 무색, 무취, 비가연성, 비부식성 물질이다.
CFCs는 흔히 프레온가스로 불리는 냉매로, 화학적으로 안정되고 압력-온도 특성이 다양해 대부분의 범위에서 사용 가능하다. 그러나 오존층을 파괴하고 대기 중에 오래 남아있어 1987년 몬트리올의정서에서 규제되고 생산과 소비가 전폐되었다.
HCFCs의 일반적인 냉매는 R22, R123, R124이다. 이들 물질도 대부분의 냉동공조 산업에서 사용되었으나, ODP와 GWP가 높아 몬트리올의정서에서 규제되고 규제일정에 따라 생산과 소비가 전폐될 예정이다.
HFCs는 수소불화탄소로 R134a, R32, R125, R143a이다. CFC와 HCFC와 달리 염소를 포함하고 있지 않아 오존층을 파괴하지는 않지만 대기 중 수명이 매우 길어 높은 지구온난화지수를 갖는 물질이다.
유럽과 미국에서 각광받고 있는 차세대 냉매는 HFO(하이드로플루오르올레핀)다. 시중에는 현재 R1234yf와 R1234ze 두 가지 순수 HFO가 있다. 이들은 GWP값은 각각 4와 7이고, ODP는 0이다.
CFC가스, 1987년부터 전면 사용 금지
냉매가 지구환경에 미치는 영향은 크게 두 가지가 있다. 첫 번째는 오존층 파괴, 두 번째는 지구온난화다.
오존(O 3 )은 지구의 대기권 상층부를 둘러싸며, 오존층은 태양의 유해 자외선으로부터 지구의 생명을 보호한다. 문제는 CFCs, HCFCs 등의 냉매가스는 증발하면서, 성층권으로 올라가 오존과 반응을 하면서, 오존을 산소분자(O 2 )로 전환시킨다.
이렇게 되면 오존층이 얇아지거나 파괴되고, 지구에 도달하는 태양 복사선량이 증가해 환경과 생물에게 심각한 피해를 유발할 수 있다.
오존층 파괴를 처음 발견한 것은 70년대 과학자 크루첸, 몰리나, 롤랜드였다. 이들은 오존층 파괴로 남극의 오존층이 크게 얇아진 것을 세상에 알렸고, 이 원인이 CFC, 프레온 가스의 영향임을 밝혔다.
이 때 NASA의 연구결과에 따르면 CFC를 계속 사용할 경우 2060년 경 전 세계 오존층이 완전히 사라진다는 예상이 나왔다.
이후 1987년 몬트리올 의정서를 기점으로 CFC 사용이 전면 금지되었고, 현재 추세로는 2050년까지 오존층이 완전히 회복될 것이란 전망이 나왔다.
냉매가스가 주는 또다른 영향은 지구온난화다. 따뜻한 지구의 지표면과 대기권은 적외선을 방출한다. 대기권이 상대적으로 태양복사선을 통과시키는 반면 지표면에서 방출되는 적외선은 대기권에서 소량의 기체에 의해 흡수된다.
이렇게 적외선을 흡수하는 기체를 온난화가스라 부른다.
HFCs는 염소원자가 없어 오존층을 파괴하지 않지만, 지구온난화지수가 매우 높다. HFC-134a는 GWP 1430, HFC-23은 14800 등으로 CO 2 의 1000배가 넘는다.
지구온난화는 지구의 온도를 상승시켜 해수면의 상승, 기상상태의 급격한 변화, 극단적인 날씨 변동, 농작물 수확의 변동 등을 가져온다. 이러한 이유로 국제사회는 1997년 교토의정서를 채택하고, 2005년에 발효해 온난화가스 배출을 규제하기로 합의했다.
HFC가스 규제도 점차 커져
2016년 10월 르완다 키갈리에서 열린 몬트리올 의정서 당사국 회의에 참여한 170여개 국가는 HFC 사용을 단계적으로 감축하는 방안에 최종 합의했다.
이에 따라 선진국은 2019년부터 단계적으로 HFC 사용 감축에 들어가며, 개발도상국들은 2024년을 사용 정점으로 감축을 진행해야 한다. 이 합의를 통해 전 세계 HFC 수준은 2047년까지 80~85% 정도로 감소할 것으로 예상한다.
해당 수정안은 EU, 캐나다, 호주, 일본 등 주요 국가를 포함한 78개 당사국이 비준했으며, 2019년 1월 1일부터 적용되고 있다.
유럽은 냉매 생산과 사용에 대한 규제를 가장 먼저 이룬 지역이다. 유럽의 F-가스에 대한 규제는 2006년 제정된 유럽의회 및 이사회 규정에서 정의하고 2013년 12월 F-가스 배출 감소를 위한 잠정적인 합의내용을 도출했다.
F-가스에서 특히 HFCs의 단계적 감축은 유럽 시장 내 사용량을 줄이는 것으로, 2030년까지 70% 이상 감소를 목표로 한다. GWP 150을 초과하는 HFCs 밀폐 냉매장치들은 2020년부터 EU 내 판매가 금지되었다.
HFCs에 대한 규제는 미국에서도 본격적으로 이뤄지고 있다. 미국 환경보호청(EPA)은 2021년 9월 27일 HFC의 생산 및 수입을 대폭 줄이는 새 규정을 발표했다.
이 규정은 HFCs의 생산과 수입을 점진적으로 줄여 15년 후에는 85%를 감축하는 것을 목표로 한다. 이는 2100년까지 섭씨 0.5도에 해당하는 지구온난화 방지에 기여할 것으로 예상되는 수치다.
일본은 1988년 오존층 보호법을 제정해 CFC 및 HCFC에 대해 제조 및 수입을 규제했다. HCFC는 단계적 규제를 통해 2020년까지 생산 및 소비를 금지하는 것이다.
[보고서]친환경 자연냉매의 개발 및 소형 냉방 시스템 적용
초록
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□ 개발 목적 및 필요성
보통의 냉방기에서는 HFCs 등의 불화가스 기반 냉매를 사용하고 있으나, HFCs는 높은 지구온난화지수로 인하여 키갈리 국제협약 등을 통해 국제사회에서 점진적으로 그 사용이 규제될 예정임. 이에 따라, …
LG전자, 국내 첫 친환경 냉매 시스템에어컨 내달 출시
LG전자가 다음달 친환경 냉매로 평가받는 R32를 적용한 시스템에어컨을 국내 최초 출시한다. 일반 가정용 에어컨 대비 지구온난화 영향을 3분의 1 수준으로 줄인 친환경 에어컨이다. LG전자는 국내 첫 에너지 효율 1등급 에어컨 출시도 준비하는 등 친환경 전환 바람을 주도한다.
R32 냉매는 단일 냉매로 성능이 우수하고 환경에 미치는 영향이 적다. 각종 온실가스의 지구온난화 효과를 수치화한 지구온난화지수(GWP)는 675로, 가정·상업용 에어컨 냉매로 사용하는 R410A(2088)의 30% 수준에 불과하다. CO2 배출량 역시 R32 냉매는 R410A 대비 25% 수준으로 알려졌다.
지구온난화에 미치는 영향은 적지만 냉각 성능은 우수하다. R32 냉매는 냉각 용량이 높아 기존 R410A보다 냉매량을 20% 이상 적게 넣어도 동일한 성능을 낸다.
LG전자는 2018년부터 유럽, 인도 등 해외에 판매하는 시스템 에어컨에 R32 냉매를 적용했다. 국내에서는 R32 냉매가 약가연성 물질로 분류돼 KC안전기준에 맞지 않는다는 이유로 출시되지 못했다. 지난해 8월 국제기준(IEC 60335-2-40)에 맞춰 전기용품 안전기준(KC 60335-2-40)이 개정되면서 R32 적용 에어컨 국내 출시가 가능해졌다.
내달 출시하는 시스템에어컨은 R32 냉매를 적용한 첫 사례다. 2020년 실외기가 없는 가정용 이동식 에어컨에 일부 적용됐지만 범용화되지 않았다.
LG전자는 해외에서 판매 경험과 축적한 기술을 바탕으로 발 빠르게 대응, 제품 출시 채비를 마쳤다. LG전자는 R32 냉매를 사용할 때 발생하는 냉매 온도 상승을 막기 위해 압축기에 냉매를 분사하는 기술과 냉매 온도를 제어하는 독립적인 회로 구성 등 관련 기술을 확보했다. R32 냉매를 이용한 냉온수용 공기열원 히트펌프는 2018년 유럽 시장에 출시한 이후 연평균 100% 이상 성장세를 기록 중이다. 제품은 우수성을 인정받아 2019년 한국산업기술진흥협회로부터 ‘IR52 장영실상’을 수상하기도 했다.
LG전자는 R32 냉매를 적용한 에어컨 국내 출시를 계기로 현재 유럽, 인도 등 일부 국가에 판매 중인 친환경 시스템 에어컨 공급을 확대할 예정이다. 또 자사 시스템 에어컨이나 벽걸이 에어컨 중에서도 R32 냉매 적용도 강화한다.
에어컨, 냉장고 등 냉방장치 사용량이 늘면서 지구온난화를 가속화한다는 지적에 따라 미국 등 선진국은 냉매 주원료 사용 제한 등 규제에 나서고 있다. 가전 업계 역시 환경·사회·지배구조(ESG) 경영 일환으로 친환경 에어컨 연구개발을 강화하는 추세다.
LG전자는 R32 냉매 에어컨 외에도 배출가스 저감장치를 탑재한 가스식 시스템 에어컨을 출시한데 이어 가전업계 유일 일회용 냉매충전 용기를 적정 처리하는 등 친환경 활동에 적극 나서고 있다. 이르면 다음달 처음으로 에너지소비효율 1등급 가정용 에어컨까지 출시할 것으로 알려졌다.
정용철기자 [email protected]
친환경 냉매를 만드는 기술
친환경 냉매를 만드는 기술
– 퓨어만(주) –
올여름, 유례없는 장마가 쏟아지면서 ‘이번 비의 이름은 장마가 아니라 기후위기’라는 말들이 생겨났다. 이처럼 환경 파괴로 인한 기후위기는 21세기를 살아가는 우리에게 매우 중요한 이슈이자 키워드다.
환경을 지키기 위한 움직임이 커져가는 가운데 일상 속에서 사용하는 냉방 공조장치, 그 안에 들어가는 냉매 역시 오존층 파괴 지수가 낮은 ‘신냉매’로 대체돼야 한다는 목소리가 제기되고 있다.
퓨어만(주)은 이러한 시대의 요구에 부응하며 새로운 기술로 새로운 냉매를 만들고 있었다.
냉매, 어디까지 알고 계세요?
냉장고와 에어컨, 냉동 탑차 등 다양한 냉방 공조장치에 필수로 사용되는 냉매는 공기 냉각을 위해 열을 전달하는 물질을 뜻한다. 열 흡수와 방출을 통해 냉방 공조장치의 냉각 기능을 돕는 냉매는 현대인의 삶에서 반드시 필요하다.
하지만 기존에 사용되던 대부분의 냉매에서는 오존층을 파괴하는 물질이 포함되어 있었기에 환경에 대한 관심이 높아지는 현대사회에서는 보다 친환경적인 냉매가 요구되기 시작했다. 새로운 기준에 맞는 새로운 냉매, 즉 ‘신냉매’ 개발이 불가피하게 된 것이다.
퓨어만(주)은 신냉매를 제조하는 회사다. 여기서 ‘제조’란 냉매를 ‘정제’하고 ‘혼합’ 할 수 있는 기술을 의미하는 것으로, 퓨어만(주)은 이러한 두 설비를 갖춘 국내 유일의 기업이다.
퓨어만(주) 신윤섭 차장은 “국내에 냉매를 취급하는 회사들이 많다. 여기서 ‘취급’이란 수입에서 유통까지의 과정을 말한다. 즉 제조회사는 전혀 없던 상황”이라며 국내 냉매 시장에 대해 이야기 했다.
“제조가 어려우니, 기존의 기업들이 구냉매를 취급하는 것은 당연한 결과였겠죠. 그런데 현재 냉매 시장에도 쿼터제가 적용되고 있습니다. 온실가스 배출을 줄이기 위한 움직임이죠. 미국이나 유럽 등의 국가는 규제를 받은 지 한참 됐어요. 우리나라도 2030년이면 구냉매를 사용할 수 없게 됩니다. 이 때문에 그 시장을 대비해야 했고, 이것이 저희가 신냉매 개발 회사로 과감하게 출사표를 던진 이유입니다.”
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▲ 국내 유일 친환경 냉매가스를 생산하는 퓨어만(주)
100% 해외 의존 시장 속, 국내 기술의 가능성을 발견하다
유통을 주로 하는 냉매 회사들이 많은 가운데, 퓨어만(주)은 직접 냉매를 제조하겠다는 다짐을 내세웠다. 유통만으로는 진정한 냉매 회사로 성장할 수 없다고 생각해서다.
마치 석유 시장처럼 가격 변동 폭이 잦은 불안정한 냉매 시장에서 안정성을 갖기 위해서는 자사 경쟁력을 키우는 게 급선무였다.
“국내 냉매 시장은 원료를 100% 해외에 의존하기 때문에 가격 변동에 매우 민감합니다. 그러다보니 여러 어려움을 겪게 되죠. 이에 대응하기 위해 저희는 ‘냉매 제조’를 필수로 가져가야 할 기술이라고 생각했어요. 자체 저장 설비를 갖췄고, 그러다 보니 가격 변동에 따른 수급 문제가 발생했을 때 보다 유연하게 대처할 수 있게 됐죠.”
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▲ 퓨어만(주)은 자체 저장 설비를 갖춰 가격 변동에 따른 수급 문제에도 유연한 대처가 가능하다.
하지만 이러한 기술력을 갖추기까지 그 과정이 쉽지만은 않았다. 신냉매 제조에 있어 가장 중요한 점은 냉매의 ‘조성’과 ‘순도’에 있어 국제품질기준에 부합하는 수준에 이르러야 한다는 것이다.
하지만 이러한 수준에 이르기 위해서는 냉매 원료의 정제 및 순도, 조성 분석과 관련한 측정표준이 필요했다. 퓨어만(주)이 KRISS 김달호 박사를 만나게 된 이유다.
“2014년 김달호 박사님과 첫 만남을 가졌어요. 당시 저희가 제조한 ‘고순도 혼합냉매’의 신뢰도를 얻는 게 쉽지 않았기 때문에 김달호 박사님을 만나 도움을 요청했고 그때부터 협력이 시작됐죠.”
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▲ 퓨어만(주) 신윤섭 차장
김달호 박사는 대기, 실내, 작업장의 휘발성 유기물(VOC) 등 환경 관련 가스상 오염물질과 석유, 연료전지용 수소가스, 냉매 가스 등 산업 관련 유기성 가스의 분석법 및 인증표준물질 개발 연구를 하고 있다.
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▲ 환경에너지가스분석표준팀 김달호 박사
처음 퓨어만(주)과 만났을 때 “열정이 인상적이었다.”라고 이야기한 그는 홈닥터 프로그램을 통해 고품질 HFC계 냉매를 개발할 수 있도록 자문을 제공했다고 말했다.
측정을 위한 일반사항과 표준물질 등 신뢰성 있는 측정을 위해 필요한 기술을 지원한 것이다.
“냉매로 사용되는 물질 중 한 종류인 수소불화탄소(HFC, hydro fluoro carbon)는 염소원소를 함유하지 않아 기존에 사용된 염화불화탄소(CFC, chloro fluoro carbon)에 비해 오존층을 파괴하지 않습니다. 냉매 제품의 조성 및 순도에 관한 국제품질기준에 부합하는 고품질 냉매제품을 생산하기 위해서는 냉매 원료의 정제, 순도분석, 조성 분석과 관련한 측정표준이 필요합니다. 그래야 제품 신뢰도를 높일 수 있기 때문이죠.”
구(舊) 냉매를 넘어 신(新) 냉매로
이러한 측정표준을 확보하기 위해, 김달호 박사와 퓨어만(주)은 표준냉매 물질을 만드는 데 집중했다. 김달호 박사에 따르면 냉매는 비점이 낮은 유기화합물의 단일성분이나 혼합성분으로 조성된 물질이므로 액체 상태로 고압용기에 저장해 사용된다.
때문에 상온, 상압 하의 일반환경에서 고압용기의 밸브를 열면 순식간에 고압의 가스 상태로 변화되어 분출되는 특성이 있다.
“때문에 시료의 성분함량 측정을 위해 시료를 채취하고 분석기기에 주입할 경우 액체상-기체상 변화가 심해 정량적인 채취 및 주입이 어려웠습니다. 같은 이유로 혼합성분인 냉매 표준물질의 정확한 제조에도 어려움이 있었고요.
이런 문제점들을 해결하는 과정을 통해 표준물질을 제조하고 분석법을 확립함으로써 냉매를 신뢰성 있게 측정할 수 있게 됐죠. 이때 참 뿌듯함을 느낀 것 같아요.”
고품질 냉매가 갖는 장점은 매우 많다. 그중에서도 가장 중요한 이점은 공조장치의 냉매 효율을 높이는 것은 물론, 안전상 문제까지도 미연에 방지할 수 있다는 점이다.
냉매의 순도가 높지 않을 경우 간혹 폭발 위험을 안고 있는 경우도 있기 때문이다.
“저희는 자체적으로 제품을 만들기 때문에 모든 보증과 책임을 질 수 있습니다. 덕분에 고객사들로부터 높은 신뢰도를 얻고 있어요. 제품 품질이 높은 것은 물론, 나아가 문제가 발생했을 경우에도 저희와 직접 소통할 수 있으니까요.”
홈닥터 프로그램을 통해 제품 품질을 향상시킬 수 있었다는 퓨어만(주). 덕분에 국내를 넘어 해외로의 수출 판로까지 열렸다.
“현재 저희는 국내 시장 보다 해외 시장 위주로 판매를 이어가고 있어요. 지난 2017년부터는 미국에도 수출을 시작했죠. 사실 미국 시장을 뚫기가 쉽지 않았어요. 제품 신뢰도가 확보되지 않으면 절대 불가능했을 거예요. 김달호 박사님과 함께 했기에 얻을 수 있던 결과죠. 저희가 시장을 확대하는데 KRISS 홈닥터 프로그램의 역할이 매우 컸습니다.”
▲ 퓨어만(주)은 지난 2017년부터 자체 개발한 냉매를 미국 시장에 수출했다.
김달호 박사 역시 퓨어만(주)이 앞으로 더욱 경쟁력 있는 회사로 성장하기를 바란다고 이야기했다.
“퓨어만(주)은 국제품질기준에 맞는 냉매를 생산하기 위해 냉매 원료의 정제 설비에 적극 투자하는 기업입니다. 이러한 적극적인 마인드 덕인지 지금은 고품질 냉매 제품을 생산하는 기술력을 가진 업체로 거듭났어요. 앞으로 더욱 신뢰도 높은 기업으로 성장하기를 바랄 뿐이죠.”
앞으로 냉매수출을 계속 늘리고, 차기 사업 아이템을 구상하고 있다는 퓨어만(주)은 지금까지 기울였던 노력을 바탕으로 앞으로도 계속 발전하는 기업이 될 것이라고 이야기했다.
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냉매생산 불모지의 땅에서 새로운 시장을 개척하는 퓨어만(주)은 오늘도 그들만의 길을 만들고 있다.
KR101868135B1 – 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법 – Google Patents
C — CHEMISTRY; METALLURGY
C09 — DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
C09K — MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
C09K5/00 — Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
C09K5/02 — Materials undergoing a change of physical state when used
C09K5/04 — Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
C09K5/041 — Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
C09K5/044 — Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
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