곽병권 코플랜드 상무는 ‘냉동냉장물류센터 자연냉매 전환사례’를 주제로 북미지역에서 센터를 운영하며 얻은 연구결과 및 향후 CO₂냉매의 단계별 전환방향을 공유했다. CO₂냉매는 현재 한국에서 보편적으로 사용하고 있는 HFCs계열 냉매에 비해 냉각용량이 크며 효율성이 높기 때문에 더 작은 압축기와 배관을 사용할 수 있다. 환경친화적 냉매라는 것도 중요한 특징이다.
하지만 액체와 기체상태로 구분될 수 있는 최대 온도와 압력점인 임계점이 다른 냉매보다 낮으며 기체·고체·액체상태의 평형점인 3중점(Triple Point)이 존재한다는 단점도 가지고 있다.
곽 상무는 “CO₂냉매가 가지고 있는 2가지 단점이 향후 CO₂시스템을 다루는 데 큰 허들로 작용할 것으로 판단한다”라며 “우선 CO₂ 부스터(Booster)시스템을 사용해도 초임계상태로는 계속 운영될 수 없는데 이유는 초임계상태로 운전을 계속 유지하게 되면 지속적으로 고압운전이 진행되기 때문에 더 많은 전력을 사용하게 되며 외기온도가 낮아지면 아임계 상태로 운전된다”고 말했다.
이어 “이러한 CO₂냉매의 단점을 고려해 코플랜드는 단점을 해결하기위해 CO₂ 부스터시스템을 구축하더라도 가능하면 1년 중 많은 시간을 아임계상태로 운전하는 것을 목표로 기술개발하고 있으며 이것이 업계전반의 지향점이 돼야 할 것”이라며 “부스터시스템의 경우 추운 지역에서는 성능과 효율이 좋지만 더운 지역에선 한계를 가지고 있어 한국 또한 외기가 높은 지역에 속하는 점을 잘 파악해 기술개발을 고민해야 한다”고 설명했다.
다양한 외기온도대 CO₂시스템 비교연구
코플랜드는 미국회사로 북미지역에서 CO₂시스템 효율화를 위한 연구를 지속해오고 있다. 북미지역을 기후별로 카테고리화해 온도대별로 세심하게 CO₂시스템설계를 연구하며 특정기후뿐만 아니라 건조하며 습한 기후대에서도 시스템의 높은 효율을 위한 연구를 이어나가고 있다.
다양한 시스템을 조합해 데이터를 수집하고 있으며 △건식가스쿨러(Dry Gas Cooler) △건식가스쿨러+병렬압축(Dry Gas Cooler+PC) △습식가스쿨러(Adiabatic Gas Cooler) △습식가스쿨러+병렬압축(Adiabatic Gas Cooler+PC) △습식가스클러+병렬압축+이젝터(Adiabatic Gas Cooler+PC+Ejector) 등 다양한 조합군을 개발했다.
곽 상무는 “CO₂부스터시스템은 외기온도가 낮을수록 효율이 좋기 때문에 북미나 덴마크, 핀란드, 영국 등지에서 활발하게 확산됐다”라며 “높은 외기온도에서도 좋은 효율을 낼 수 있는 시스템을 구축하기 위해선 여러 가지 옵션을 추가해야 하는데 현재 코플랜드에서 연구한 바로는 습식가스쿨러에 병렬식 압축기를 별도로 설치하는 방식이 가장 좋은 효율을 나타냈다”고 설명했다.
이어 “향후 콜드체인산업계는 기존 HFC냉동기시스템에서 저온만 CO₂냉매를 사용하는 시스템으로 바꾸며 마지막으로 Full CO₂시스템을 사용하는 단계로 나아갈 것”이라며 “코플랜드는 높은 외기온도에서도 높은 효율을 달성하기 위한 시스템을 개발하기 위해 연구를 지속할 것이며 오는 5월에는 높은 외기온도 아래에서도 폭넓은 가변용량을 보유한 스크롤 압축기 제품군 출시를 준비하고 있다”고 말했다.
