지구온난화에 의한 기상이변이 심화되고 있다. 주요 국가들은 이상기후 대비책으로 불소계 냉매 감축일정을 발표하며 쿼터량 설정, 제품군에 따른 적용냉매의 GWP 제한 등을 실시하고 있다.
장영수 대한설비공학회 친환경냉매전문위원회 위원장은 ‘글로벌 Low GWP 냉매전환 현황’을 주제로 불소계 냉매 대체전환 국제 규제동향과 대체냉매 개발 현황 등을 발표했다.
매년 4.2% 온실가스 감축 필요
2024년 여름(6~8월) 유럽 평균 지표면기온은 1991~2020년 평균대비 1.54°C 높은 수준으로 사상최고치를 기록했다. 지중해 전역의 일평균 해수면온도는 8월 중순 사상최고치인 28.2°C에 육박했다.
1997년 12월 일본 교토에서 개최된 기후변화협약 제3차 당사국총회에서 채택된 교토의정서는 지구온난화 규제 및 방지를 위한 국제협약인 기후변화협약의 구체적 이행방안으로 선진국 온실가스 감축목표치를 규정했다.
이후 2015년 12월12일 파리에서 열린 21차 유엔 기후변화협약 당사국총회(COP21) 본회의에서 파리협정을 체결하며 교토의정서를 대체했다.
교토의정서는 선진국에만 온실가스 감축의무를 부여했지만 파리협정은 195개 당사국 모두가 감축목표를 지켜야 한다. 195개 당사국은 세계 온실가스 배출량의 90% 이상을 차지한다.
파리협정은 산업화 이전 수준대비 지구 평균온도 상승을 2℃ 아래에서 억제하며 1.5°C를 넘지 않도록 노력하는 것을 목표로 하고 있다.
또한 유엔환경연합(UNEP)에서 지구온난화 물질의 사용을 줄이기 위해 수소불화탄소(HFCs) 감축일정을 규정한 ‘키갈리개정서’를 채택함에 따라 우리나라도 2024년부터 지구온난화 물질인 수소불화탄소(HFC)류에 대한 생산량·소비량 감축을 이행해야 한다.
우리나라는 2021년 2050 탄소중립위원회를 구축해 2030년까지 국가 온실가스 감축목표(NDC)를 상향했다. 2018년대비 40% 온실가스 감축을 목표로 설정했으며 매년 4.2%씩 감축을 필요로 하고 있다. 하지만 이는 쉽지 않은 수치로 2021년에는 6억4,000만톤을 목표로 했지만 실제 배출량은 훨씬 많은 6억7,600만톤을 넘어섰다.
장 위원장은 “키갈리개정서의 구체적 실행에 따른 F-gas 규제로 다양한 제품군에서 Low GWP 냉매, 자연냉매로의 전환이 빠르게 이뤄지고 있지만 파리협정에서 제시한 1.5°C 상승제한 달성이 가능할지는 의문이 되는 상황”이라고 분석했다.
유럽, 2050년 HFCs 소비량 제로 목표
유럽, 미국, 일본 등 주요국가에서는 Low GWP 냉매전환을 위한 규제를 적극적으로 시행 중이다.
가장 강력한 온실가스 감축 정책을 펼치고 있는 유럽은 3차에 걸쳐 F-gas 규정을 제시했다. 2006년 HFCs(수소불화탄소)관리를 위한 통합법 제정 후 2014년 키갈리개정서 이행을 위해 1차개정했으며 2024년 HFCs소비량 제로를 목표로 2차개정했다.
2024년 개정된 F-gas통합법에 따르면 2030년까지 4,000만톤, 2050년까지 3억1,000만톤 감축이 목표다. 2050년 이후부터는 HFCs 소비량 제로가 목표다.
향후 2027년부터 12kW 이하 플러그인, 모노블럭 및 일체형 에어컨·히트펌프, 12KW 이하 공기·물 분할형시스템, 12kW 이하 칠러 등은 GWP 150 이상 제품을 금지한다.
50kW 이상 일체형 에어컨·히트펌프는 2030년, 12kW 이하 공기·공기 분할형시스템은 2029년부터 GWP 150 이상 제품을 금지한다. 12kW 초과 칠러는 2027년부터 GWP 750 이상 제품을 금지할 계획이다.
일본은 2015년 프레온류 전 단계 관리를 위해 ‘프레온류 배출억제법’을 제정했다. 일본은 제조·수입업자별 프레온류 사용 전망·목표에 따라 감축계획 보고 및 실행의무를 부여했다.
또한 안전성, 경제성, 에너지 절약성능 등을 평가해 출하제품 GWP(지구온난화지수) 총량을 규제한다.이와 함께 제품의 설치·폐기, 사용 중 냉매의 충전·회수·폐기 규정을 의무화하고 있다.
자동차용에어컨은 2023년부터 GWP 150 이상 제품은 금지하고 있다. 주거용에어컨은 2018년 GWP 750 이상, 상업용에어컨은 2020년부터 GWP 750 이상 제품을 금지하고 있다. 콘덴싱유닛과 냉동유닛은 2025년부터 GWP 1500 이상 제품을 금지한다.
미국은 2020년 HFCs 생산·소비의 단계적 감축을 위한 AIM Act법을 제정했다. 2036년까지 2011~2013년 평균소비량대비 HFCs 생산소비를 85% 감축하기 위해 제품·시스템별 GWP 및 적용시기 설정, 제조·수입·유통을 제한하고 있다.
또한 제품 제조·수입업자의 규제물질 및 라벨 부착여부를 보고하도록 하고 있다. 제품마다 QR보드 부착형태로 제품정보를 제공하며 미부착 시 GWP 한도 초과제품으로 간주한다.
이와 함께 자동차용에어컨, 냉장고는 2025년부터 GWP 150 이상 제품이 금지된다. 제습기, 주거용·상업용에어컨, 칠러 등은 2025년부터 GWP 700 이상 제품이 금지될 계획이다.
많은 국가에서 냉매규제에 맞춰 제품군에 따라 냉매 GWP 규제가 다르게 적용되며 자동차, 냉장고 등은 GWP 150 이하, 공조용 냉매제품군은 GWP 750 이하로 제한하고 있다.
히트펌프 보급확대 주목
1980년대 이후 ODP(오존층파괴지수)가 높은 CFCs 냉매사용이 금지됐으며 R22 등 HCFCs 냉매가 개발됐다. 2000년 이후에는 비교적 GWP가 낮은 HFCs가 보편화 됐다.
이어 HFCs 규제로 GWP가 더 낮은 냉매인 R1234yf, R1234ze 등 HFO냉매가 개발됐으나 환경오염 이슈가 대두되며 보급이 지연되고 있다.
PFAS(과불화화합물)인 HFO 냉매는 공기 중 방출 후 2주 안에 대기에서 분해되며 트리플루오로아세트산(TFA)을 생성한다. TFA는 공기 중 수분과 결합해 비와 함께 지상으로 내려 식수를 오염시킬 수 있다.
장 위원장은 “TFA, PFAS 등의 이슈로 HFO냉매의 적용 및 확대가 지연되고 있으며 선진시장을 중심으로 CO₂와 R290 적용사례가 확대되고 있다”고 밝혔다.
하지만 대부분 신냉매는 가연성을 지니고 있어 안전문제가 제기되고 있다. 자연냉매인 R290은 높은 가연성으로 인해 봉입량과 안전수단이 강제되고 있다.
제품군에 맞춰 다양한 Low GWP 대체냉매 개발이 진행되고 있지만 국내는 아직 공조용시스템 등에 장기적인 Low GWP 냉매후보가 불확실한 상황이다.
유럽은 안전과 에너지효율을 고려한 제품개발에 박차를 가하고 있다. 이미 많은 제품에 초저 GWP 냉매가 적용된 안전한 제품이 상용화되고 있으며 2030년까지 거의 모든 냉장제품에 초저 GWP 냉매 또는 150 이하의 HFC-HFO 혼합냉매가 적용될 것으로 예상된다.
장 위원장은 “지구온난화가 가속될수록 신재생에너지 사용과 공조시장 확대될 것”이라며 “특히 급탕용, 산업용보일러를 대체하기 위한 히트펌프 기술개발과 보급확대가 주목된다”고 예측했다.
이어 “국제 규제동향에 맞춰 GWP 냉매 대체전환 로드맵을 수립해야 한다”라며 “냉매전환에 따라 선진국에 기술종속이 심화될 우려가 있으므로 신냉매적용시스템으로 전환을 위한 기술 및 재정지원이 필요하다”고 강조했다.
