하니웰 불소화합물사업부(한국대표 유기출)는 10월20~21일 ‘콜드체인시스템을 위한 하니웰의 Low GWP 솔루션’ 웨비나(Web과 seminar의 합성어)를 개최해 콜드체인산업은 물론 냉동시스템과 관련된 다양한 업계의 관심을 이끌었다.
지구온난화에 대한 우려로 기존 HCFC 및 HFC류 냉매에 대한 규제가 전 세계적으로 진행되고 있다.
하니웰은 이번 웨비나를 통해 산업성장이 두드러지고 있는 콜드체인분야에서 환경규제에 대응할 수 있는 Low GWP냉매인 Solstice® N40(R448A)을 소개하고 주요 컴프레서 및 부품제조사들의 L GWP 냉매적용 솔루션을 설명하는 자리를 만들었다.
이틀에 걸쳐 진행된 웨비나는 △하니웰 냉동·냉장용 Low GWP 솔루션 소개(황병은 하니웰 차장) △R448A를 사용하는 댄포스제품 소개(김병균 댄포스 이사) △Low GWP 냉매를 위한 스크롤압축기 솔루션(곽병권 에머슨 전무) △Low GWP 냉매를 위한 BITZER제품 솔루션 소개(김도진 비처 차장) 등 주제발표로 진행됐다.
글로벌 냉매규제 가속화
현재 전 세계에 영향력을 행사하고 있는 글로벌 냉매규제는 1989년 몬트리올의정서에 따라 CFC·HCFC류를 시작으로 1997년 교토의정서, 2016년 키갈리의정서까지 GWP가 높은 HFC류 냉매에 대한 규제를 진행하고 있다.
주요 선진국에서는 2019년 HFC류 냉매사용을 10% 감축하기 시작했으며 향후 2036년까지 총 85%의 감축량을 목표로 하고 있다. 유럽은 쿼터제와 함께 F-gas regulation이라는 법적 규제가 진행 중이다. 냉동·냉장시스템의 경우 2020년부터 GWP 2,500 이상 냉매는 신규시스템사용이 금지되고 3kg 이하 냉매가 충진되는 에어컨도 2025년부터 GWP 750 이하 냉매만 사용할 수 있다.
일본도 유럽처럼 후생성에서 법률로 규제한다. 2025년부터 냉동·냉장시스템은 GWP 1,500 이하 냉매만 사용할 수 있으며 가정용, 6마력 이하 상업용 에어컨도 시기에 따라 차이는 있지만 GWP 750 이하 냉매만 사용할 수 있도록 규제하고 있다.
한국, 중국 등이 속한 A5그룹1은 2020~2022년 평균소요량을 기준실적으로 2024년부터 평균소요량을 넘는 양의 추가 생산·수입이 금지되며 2029년까지 10% 감축, 2045년까지 80% 감축을 목표로 진행될 예정이다.
R448A, 친환경·고효율 강점
글로벌 냉매제조 전문기업인 하니웰은 GWP가 낮으면서 냉동·냉장사이클에 효율적인 냉매를 개발해 전 세계에 공급하고 있다.
하니웰이 개발한 L GWP 냉매인 R448A는 HFO계 혼합냉매로 친환경성과 고효율이 특징이다. GWP는 1,273, A1-class의 비가연성이며 기존 냉동·냉장시스템을 교체하지 않고 설정변경만으로 냉매종류를 바꿀 수 있다. 전 세계 약 1만5,000개의 슈퍼마켓 및 저온저장고에 R22, R404A, R507A 등을 대체하고 있다.
ODP나 높은 GWP 지수 가진 냉동·냉장용 제품을 대체하면서 보다 효율적인 R448A는 기존냉매들과 용량은 유사하고 R404A대비 약 5~15% COP가 높다. R22는 오존층파괴지수인 ODP가 0.055로 규제대상이며 R404A, R507A는 GWP가 4,000에 육박해 향후 HFC규제 시 대상에 포함될 가능성이 매우 높다.
R448A의 ODP는 0이고 GWP는 R404A, R507A의 1/3 수준인 1,273이다. R22, R404A, R448A 등 냉매의 압력값과 엔탈피지수를 비교하면 R448A는 R22와 거의 겹치다시피 유사한 곡선을 나타내고 있다. R404A는 임계점의 높이가 낮고 엔탈피 폭이 상대적으로 좁다.
이에 따라 동일한 성능을 내기 위한 조건이 R22와 R448A는 유사하나 R404A는 더 많은 유량이 시스템에 필요하다는 것과 R448A는 R404A대비 액관관경을 25% 줄일 수 있고 더 작은 사이즈의 팽창밸브를 사용할 수 있다.
시뮬레이션·현장사례 ‘성능입증’
냉매는 각기 특색있는 물성치를 보유하고 있기 때문에 냉동기에 적용했을 때 나타나는 성능도 매우 중요하다. 글로벌 압축기 제조기업인 비처(BITZER) 왕복동시스템에 R404A와 R448A를 적용했을 경우 중온·저온 모두 R448A가 우수한 것을 알 수 있다.
시뮬레이션을 통해 R404A대비 효율은 15% 향상되고 용량도 3~5%가량 커지는 것을 확인했다. 이는 동일한 압축기에서 냉매만 변경할 경우보다 큰 용량과 높은 효율을 얻는 시스템을 만들 수 있다는 것을 의미한다.
R448A는 에머슨(Emerson)의 스크롤, 왕복동 압축기에서도 R404A대비 약 10~11%의 성능향상을 확인했다. 제조사들의 시뮬레이션데이터 외에 실제사례를 통한 성능향상을 입증했다.
유럽에서는 많은 슈퍼마켓들이 기존 R404A시스템에서 R448A로 냉매만 변경하는 공사를 다수 진행했으며 이를 통해 운전비를 절감하고 냉매쿼터제로 인한 가격상승에서 벗어날 수 있었다.
R22 리퀴드인젝션 왕복동 냉동시스템을 R448A 스크롤 베이퍼시스템으로 교체할 경우 냉동기와 압축기 수량을 줄일 수 있었고 냉동·냉장COP 향상으로 12%의 전기료 절감이 가능해져 늘어난 초기투자비용을 약 1.2년차에 만회할 수 있었다.
또 다른 사례에서는 냉동기 및 압축기 수량에는 변화가 없으나 냉장COP 6%, 냉동COP 3%가 증가해 늘어나는 초기투자비용 및 냉매가격 차이를 1.8년차에 상쇄했다.
이미 국내 대형 슈퍼마켓과 식품플랜트, 저온물류센터 등에서도 이와 같은 절감효과를 직접 확인했고 다가올 냉매규제 및 운전비용 절감을 위해 R448A를 적용하는 현장이 점점 늘어날 것으로 예상된다.
황병은 하니웰 차장은 웨비나를 통한 주제발표에서 “L GWP 선정 시 동일한 컴프레서 기준으로 기존냉매대비 용량손실 및 컴프레서 교체가 없는지 고려해야 하고 냉동시스템 효율차이를 확인해야 한다”라며 “또한 환경을 위해 아주 낮은 GWP 냉매를 반드시 사용해야 하는지, 아니면 중간수준의 GWP로도 장기간 사용에 문제가 없는지에 따른 선택이 필요하다”고 말했다. 이어 “특히 가연성 혹은 미가연성을 사용할 수 있는 여건을 확인하고 만약 둘 다 어렵다면 반드시 비가연성 냉매를 선정해야 한다”고 설명했다.
