현재 사용되는 대다수 냉매는 지구온난화를 가속화할 수 있는 위험요소다. 이에 따라 냉매가 쓰이는 주요설비의 에너지효율 제고와 Low GWP냉매의 보급 확대는 냉동공조 솔루션업계에 당면한 매우 시급한 과제다.
탄소중립이 대두되고 ‘기후정상회의’가 개최되면서 환경보호관련 이슈가 다시 주목받고 있다. 현재 냉매설비 활용을 위한 핵심요소인 냉매전환 작업이 빠르게 진행 중이다. 신냉매로의 전환작업을 빠르게 진행하고 있는 에머슨 클라이밋테크놀러지스에서 동북아 콜드체인 비즈니스를 담당하고 있는 곽병권 상무를 만나봤다.
■ 신냉매 교체에 따른 문제점은
현재 시중에서 흔히 볼 수 있는 Low GWP 냉매는 정도는 다르지만 가연성을 띄고 있다. 상업용 공조, 히트펌프, 냉동·냉장분야에 걸쳐 Low GWP 냉매 도입에 대한 목소리는 높지만 실제 사용률은 높지 않다.
안정성 및 시장 수용성과 별개로 국내·외 건축, 소방 등 관련표준 및 법률에 의한 제재 역시 가연성 냉매 사용 확대에 제약요소가 될 수 있다.
이에 따라 해당 냉매의 안전한 사용을 위해 해당 냉매 취급 및 관리의 모든 단계에서 엄격한 관리기술표준과 요건이 마련돼 철저히 지켜질 수 있도록 관련법규, 규제 마련뿐만 아니라 유통, 공급단계와 취급하는 관리자의 교육도 중요하다. 이러한 냉매의 특성을 반영해 취약점을 보완하는 제품설계와 기술개발도 선제적으로 이뤄져야 한다.
냉매전환은 단순한 냉매 변경작업이 아니다. 환경친화성, 냉각 성능, 경제성 및 안전성이 두루 확보됐다는 전제 하에 냉각시스템의 핵심부품을 재매칭해야 한다. 공조시스템의 충진량, 포장, 운송, 설치, 보관 등 각 단계에 걸친 표준과 규범은 향후 개선되겠지만 이 같은 표준과 규범의 응용과 홍보, 이행, 정책적 유도 및 지원에 있어서는 보다 큰 노력이 요구된다.
■ 전환이 시급하지 않다는 의견도 있는데
현 정부도 2050년까지 탄소중립을 달성하겠다는 목표를 공표하고 탄소배출피크 정책을 도입, 저탄소는 국내〮외 시대적 흐름이 됐다. 냉매는 줄곧 온실가스 배출의 주범으로 인식돼 왔다. 환경관리·감독에 대한 전 세계적 법률이 엄격해지면서 보다 엄격한 배출기준이 점차 등장하는 상황이다. 냉매전환에 관한 수요 역시 이미 매우 시급한 시대적 요구가 됐다.
온실가스 배출 1위 중국이 최근 몬트리올의정서(Montreal Protocol)의 키갈리개정안을 비준한 것은 이 문제의 심각성을 인식하고 중대 방향 전환이 이뤄졌다는 것을 의미한다. 이에 맞춰 중국은 적극적으로 국제 공조 및 기술적 도약을 추진하고 있다. 또한 국가차원의 정책과 신기술 도입 등 다양한 방법을 동원해 친환경 냉매의 혁신과 보급에 박차를 가하고 있다.
중국은 2020년 9월 개최한 제75회 유엔총회에서 2030년과 2060년 전까지 각각 탄소배출피크와 탄소중립을 달성하겠다는 목표를 최초로 발표했다. 새로 마련된 ‘14차 5개년 계획’은 친환경 저탄소 성장 추진과 온실가스 감축 및 지속가능한 성장을 위한 탄소배출피크에 관한 행동강령을 제시하고 있다.
■ 신냉매의 향후 발전 전망은
에머슨은 장기적인 관점에서 봤을 때 R32는 과도기적 냉매가 될 것이며 향후 관련업계는 GWP가 더 낮은 냉매를 채택할 것으로 전망하고 있다. 냉매산업의 친환경 및 에너지절약형 성장은 해당 산업발전의 방향이자 목표다. 현재 시장의 냉매는 R22에서 R410A로의 전환을 거의 마쳤다. R22는 소규모 고객에 의한 사용도 감소세에 들어섰으며 A/S시장이 주류다.
GB/T33224-2016 냉매시스템의 환경영향평가기준이 이미 시행 중이며 친환경관련 제품기준 역시 꾸준히 논의되고 있어 향후 수년 내 시중에 R32가 보급될 것으로 예상한다.
■ 신냉매 전환을 위한 조치는
글로벌기업 에머슨은 지구온난화에 영향이 적은 친환경 대체기술과 냉매를 개발하며 친환경 냉매기술 개발에 앞장서고 있다. 이는 산업 및 상업용 고객들의 에너지절약 및 탄소감축과 지속가능한 성장을 돕기 위해서다.
에머슨은 이미 2004년부터 R32 제품에 관한 연구개발에 착수했다. 5HP부터 40HP까지 에머슨의 전체 제품 라인은 모두 R32 활용이 가능하다. 일부 모델은 EVI 공기열원 히트펌프기술을 채택해 에너지효율을 높였으며 제품을 지속적으로 업데이트하고 있다.
에머슨은 배기온도가 높은 R32의 단점을 보완하기 위해 테스트를 통한 두 가지 솔루션을 마련했다. 인젝션기술의 경우 베이퍼 인젝션기술을 통해 고온으로 토출되는 열을 효과적으로 제어할 수 있으며 냉매의 에너지효율도 상당부분 개선할 수 있다. 높은 압축비율과 고온의 열배출이 일어나는 상황에서 베이퍼 인젝션기술 및 응용안을 채택하면 토출온도는 낮추고 에너지효율은 높일 수 있다.
인젝션 미적용 솔루션의 경우 압축기 내부설계를 최적화해 R32 압축기의 토출온도를 효과적으로 낮추고 신뢰성을 강화했다. 예를 들어 △스크롤 내부 씰링 및 윤활 기능 강화 △압축기 내부 유체경로의 최적화 설계 △R32에 특화된 모터 및 보호 장치 개선 △R32 전용 POE 윤활유 개발 등이 있다. 에머슨은 지난 수년간 테스트와 연구를 거쳐 R32 모델의 시리즈 제품라인을 구축하고 있다.
에머슨은 R32의 응용 외에도 HFO 관련 제품, CO₂, R290 등 천연냉매용 Low GWP 냉매 개발〮응용에 적극 나서고 있다. 2019년에는 R290 히트펌프의 응용을 위한 통합솔루션을 출시했다.
■ 신냉매 적용 제품 현황은
현재 친환경 냉매를 채택한 에머슨의 압축기는 R32 스크롤 압축기(정속 및 인버터형), R290 히트펌프 온수 전용 압축기, R290 횡형 인버터 압축기 및 제어솔루션, CO₂디지털 스크롤 압축기 등이 있다. 이 제품들은 히트펌프, 공조, 냉동·냉장 등 다양한 분야에 활용이 가능해 설비 제조업체가 급변하는 시장에 대응할 수 있도록 지원한다.
에머슨은 전 세계 냉매변화 추세에 발맞춰 R32 온수용 히트펌프 관련 압축기 모델을 출시했으며 열악한 조건에서도 에너지효율과 신뢰성 및 활용범위를 향상시켜 친환경사업 확장에 일조하고 있다. 현재 에머슨의 5HP부터 40HP까지 전 제품 라인에 R32 냉매의 도입이 가능하며 제품의 에너지효율 제고 및 비용절감을 위해 지속적으로 제품 업그레이드에 주력하고 있다. 에머슨은 2019년 R290용 히트펌프의 활용을 위한 통합 솔루션을 출시했다.
■ 신냉매 전환 시 필요 요구사항은
냉동·냉장업계에 있어 시대적 변화에 따라 대응하는 방안은 어떻게 부응할지 주목해야 한다. 이중 압축기, 인버터 등 관련제품을 작동하는 각각의 핵심부품기술이 발전해야 전반적인 기술 업그레이드는 물론 미래의 친환경·저탄소·지속가능한 성장을 도모할 수 있다.
새롭게 마련되는 정책은 에머슨에게 더욱 까다로운 요구사항을 제시하고 있다. 이에 따라 에머슨은 친환경, 고효율, 저탄소분야를 연구할 뿐만 아니라 IoT기술의 결합과 같은 다양한 방법을 시도하고 있다. 제조업체의 시각에서 업계의 환경변화를 주목하는 한편 최종 사용자의 니즈까지 파악해 친환경 개념을 접목할 것이다. 이외에도 스마트화 및 데이터 분석기술의 장점을 살려 탄소중립의 목표달성을 위한 행동을 광범위하게 실천할 예정이다.
현재 사용되는 대다수 냉매는 지구온난화를 가속화할 수 있는 위험요소다. 이에 따라 냉매가 쓰이는 주요설비의 에너지효율 제고와 Low GWP냉매의 보급 확대는 냉동공조 솔루션업계에 당면한 매우 시급한 과제다.
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