차세대 대체 냉매 적용 건물용 고효율 히트펌프 개발이 본격화된다. 한국에너지기술평가원은 최근 2021년도 에너지기술개발사업 신규과제인 ‘차세대 대체 냉매 및 고효율 냉난방기기 핵심기술·통합 운영시스템’을 수행기관으로 한국기계연구원 컨소시움을 확정했다.
최종목표, GWP 10↓ R410A 대체
글로벌 냉매규제는 글로벌 메가트렌드로 대체냉매시장은 선택이 아닌 필수시장으로 변화하고 있다. 우리나라도 HFC 규제에 따른 감축 의무를 이행해야 하는 상황으로 중견·중소기업의 경우 대체냉매시장 변화에 대응 매우 느린 상황인 만큼 산·학·연 연구협력 기술개발을 통해 차세대 친환경 냉매 개발 및 원천기술 인프라 구축이 필요하며 대체냉매 적용 VRF 히트펌프시장 선점이 시급한 상황이다.
이번 과제의 최종목표는 사용 가능한 냉매 규제에 대응 가능한 GWP가 낮은 친환경 대체냉매와 최적화된 건물용 히트펌프(VRF)시스템 기술을 확보하는 것이다.
이에 따라 현 건물용 냉난방시스템에 주로 사용되는 냉매인 R410A를 대체할 수 있는 친환경냉매 기준인 GWP 10 이하이며 A1~A2L등급의 대체냉매 개발 및 성능평가 인프라를 구축하는 것이 핵심이다.
이번 연구과제는 친환경 냉매 개발 및 성능평가와 대체냉매 적용 VRF 최적화 기술개발로 나눠 진행된다. 친환경 냉매 개발 및 성능평가에는 레미, 기계연구원, 표준과학연구원, 냉동공조산업협회가, 대체냉매 적용 VRF 최적화 기술개발에는 오텍캐리어, 산업기술시험원, KIER, 고려대, 국민대가 참여한다.
친환경 냉매 개발 및 성능평가 개발부문은 △친환경 냉매 개발(GWP<10, 안전성≤A2L) 및 성능평가 인프라 구축 △대체냉매 안전성 평가 기술개발로 다시 나뉜다. 친환경 냉매 개발을 위해 혼합냉매기반 친환경 냉매 제조기술 및 양산화하고 친환경 냉매 상태방정식 및 열역학적물성 측정 원천기술을 개발한다. 또한 친환경 냉매 관련 LCCP, 열전달 물성, 안전성, 적합성, Drop-in 평가 등 DB도 확보할 계획이다.
대체냉매 안전성 평가기술 개발을 위해 A2L급 친환경 냉매 가연성 및 독성 평가를 실시하고 A2L급 냉매시스템 설치 안전성평가 및 안전규격 제·개정도 준비한다.
대체냉매 적용(GWP<750, 안전성≤A2L) VRF 히트펌프시스템 최적화 기술 개발부문에서는 대체냉매 적용 VRF시스템을 개발하고 대체냉매 적용 요소기기(열교환기 등) 개발 및 최적화한다. 또한 VRF시스템 최적화 및 운전안전성(실증) 평가와 친환경 냉매 적용 VRF 시스템 적용성평가를 진행한다.
기계연구원의 관계자는 “현재 R410A 대체 후보냉매로 R32(GWP: 675), R454B(GWP: 467) 및 R466A(GWP:733) 등 검토되고 있으며 R466A를 제외한 냉매는 안전성 A2L등급”이라며 “후보 냉매는 Short-term의 대체냉매가 될 수 있으나 Long term의 대체냉매가 되기 위해서는 GWP가 더 낮아야 한다”고 밝혔다.
이어 “VRF의 소비효율도 EN14825 기준으로 효율목표 SEER 7.3, HSPF 4.5도 유럽기준 A+ 이상의 목표로 신규개발 제품에 적용되는 대체냉매 특성을 고려할 때 매우 도전적인 목표”라고 강조했다.
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