국내·외 시공사례를 바탕으로 CO₂ 냉매가 적용된 냉동·냉장설비의 활성화 방안을 공유하는 세미나가 열렸다.

 

칸kharn, 콜드체인뉴스가 주최·주관한 ‘시공 우수사례로 본 CO₂ 활성화 세미나’는 2월6일 과학기술회관 12층 아나이스홀에서 개최됐으며 관련업계 관계자 200여명이 참석해 CO₂냉매 전환에 대한 많은 관심을 확인한 자리였다.

 

이번 세미나에서는 △친환경 냉매전환 동향 및 정책방안(장재훈 KTC 센터장) △글로벌 CO₂ 냉동·냉장기기 보급현황(김병규 댄포스코리아 매니저) △리테일분야 CO₂ 냉동기 보급사례(황준하 아르네코리아 상무) △식품분야 자연냉매 냉동기 보급사례(채강식 한국마이콤 이사) △냉동·냉장물류센터 자연냉매 전환 사례(곽병권 코플랜드 상무) △자연냉매 냉동·냉장기기 활성화 방안은(곽승식 베이어레프코리아 수석연구원) △대규모 물류센터 자연냉매 냉동기 설계 사례(정제필 청운시스템 이사) △친환경 냉매 냉동기 검사제도(배신우 가스안전공사 과장) 등을 주제로 발표가 이어졌다.

 

한국 HFCs관리 3년내 큰 변화 마주할 것
장재훈 한국기계전기전자시험연구원(KTC) 센터장은 ‘친환경 냉매전환 동향 및 정책방향’을 주제로 미국·유럽·일본 등의 HFCs계열 냉매감축 정책들을 전반적으로 소개하며 국내에도 도입될 수 있는 정책들을 짚었다.

 

유럽은 2024년 F-gas규정 개정을 시행하면서 더 엄격한 단계적 폐지일정을 설정하며 경제적 압박을 통한 F-gas사용량 절감 및 대체냉매 채택가속화를 추진하고 있다. 미국은 2021년 AIM ACT법을 제정해 2036년까지 2011~2013년 평균대비 85% 감축하는 목표를 수립했다. 하지만 HFC배출량은 계속 증가하고 있으며 10년 후 감축량도 크게 줄지않을 것으로 예상되고 있다. 일본 또한 2015년 프레온배출억제법을 시행하면서 △키갈리 개정이행 △녹색냉매장비 보급확대 △HFCs 누설·회수대책 등을 주요 포인트로 잡아 HFCs감축을 위한 노력을 기울이고 있다.

 

장 센터장은 “우리나라는 이런 주요 선진국들의 방향성에 따라 지난해 12월 관계부처 합동으로 HFCs 관리제도 개선방안을 발표하며 저GWP 제품으로 전환을 촉진하고 냉매 전주기 관리체계 등을 마련했다”라며 “하지만 그간의 정책과 제도가 HFCs계열에만 머물러있다보니 실질적으로 CO₂나 암모니아 냉매로 전환되기보다 R22냉매에서 R410냉매로 바뀌며 여전히 신규설치가 이뤄지고 있다”고 지적했다.

 

이어 “UN에서는 글로벌협약을 통해 개도국을 포함한 세계 각국에 냉매를 전주기적 관점으로 관리하도록 의무화하고 있지만 한국을 포함한 아시아와 아프리카지역 등은 냉매회수 정책에 있어서 굉장히 낮은 수준의 정책을 시행한다는 특징을 가진다”라며 “주요 선진국과 몇몇 제도만 비교해봐도 한국은 냉매회수 부분의 의무화가 굉장히 적은 것을 확인할 수 있다”고 개선할 지점을 짚었다.

 

슈퍼마켓 설계단계부터 에너지효율성 고려 필요
김병규 댄포스 어플리케이션 엔지니어링 팀장은 ‘글로벌 CO₂냉동냉장기기 보급현황’을 주제로 현재 댄포스에서 실험 중인 CO₂냉매를 사용한 댄포스 부문 통합시스템(Danfoss Sector integrated system)적용 사례를 공개했다.

 

댄포스는 덴마크 노드버그(nordborg)지역에서 365일 운영하는 슈퍼마켓을 설계·운영하며 실제 고객사에게 인사이트를 제공하기 위해 연구를 진행하고 있다. 댄포스 부문 통합시스템의 주요 포인트는 △에너지절감(Reduce energy) △에너지 재사용(Reuse energy) △녹색에너지 자원(Resource green energy) 등이다.

 

에너지절감은 고효율 기자재 사이클을 구축해서 달성하는 경우가 많다. 에너지 재사용은 난방과 많은 관련이 있는데 댄포스는 최근 물 배관 쪽에서 에너지를 절감해 재사용하는 경우의 잠재력에 주목하고 있다. 마지막으로 녹색에너지자원은 건물설계단계부터 태양열과 풍력 등을 활용하는 방식으로 추구한다.

 

댄포스 부문 통합시스템은 △냉동부문(Cooling grid) △난방부문(Heating grid) △전력부문(Electrical grid) 등으로 섹터를 구분해 3가지 부문의 에너지를 유기적으로 활용하는 시스템을 구축한 것이 특징이다.

 

김 팀장은 “CO₂설비 적용 시 초기투자비가 많이 들어가기 때문에 장애물이 되고 있으며 높은 비용을 투자했음에도 COP(Coefficient of Performance)가 낮은 것이 문제가 되고 있다”라며 “현재 댄포스에선 약 10% 에너지절감율을 보이는 패러렐압축기를 사용한 사이클을 선보이며 원가절감방안을 고민하고 있다”고 말했다.

 

이어 “댄포스 부문 통합시스템을 적용 시엔 기존 HFCs냉동기보다 높은 COP를 보이는데 그 이유는 섹터별 유기적인 에너지 활용설계 덕분”이라며 “통합시스템 적용 시 단순히 에너지절감이나 재사용만 하는 것이 아닌 절감해서 확보한 에너지를 지역난방공사같은 곳에 판매하며 기업영업에도 도움을 줄 수 있다”고 설명했다.

 

리테일업계 실질적 CO₂냉동기 보급사례 보유
황준하 아르네코리아 상무는 ‘리테일분야 CO₂냉동기 보급사례’를 주제로 국내 유통시장에 실제 설치된 사례 등을 공유해 CO₂냉동기 설치 실현가능성에 힘을 실었다.

 

아르네는 1963년 이탈리아 북부 파도바지역에서 설립됐으며 이탈리아에 위치한 5개 회사를 중심으로 미주·유럽·아시아·아프리카 등 5대양 6대주를 걸쳐 법인을 운영하며 콜드체인산업을 선도하고 있다. 아르네코리아는 1999년 아시아시장 진출거점으로 설립됐으며 아시아 및 오세아지역의 헤드쿼터 역할을 담당하고 있다.

 

1994년 삼성전자와 오픈쇼케이스 양산시스템을 구축했으며 1999년 삼성과 합작으로 회사를 설립했다. 아르네코리아는 2008년 홈플러스 부천 여월점에 최초로 리테일업계 CO₂냉장시스템을 도입했으며 BGF리테일과 하나로마트에도 도입해 국내에서 총 8곳의 CO₂쇼케이스 실증사례를 구축하고 있는 것이 특징이다. BGF리테일의 경우 CU서초그린점과 CU위례 35단지점에 CO₂시스템을 도입했으며 에너지절감을 위한 DC인버터 기술을 최초로 적용한 것이 특징으로 CO₂ 초임계사이클을 적용했다.

 

백양사 농협 하나로마트에는 아르네가 국내 최초로 리테일업계 CO₂냉장·냉동시스템을 도입했다. 백양사 하나로마트 시스템 구축 시 아르네가 집중한 것은 △자연냉매 100%를 사용하는 친환경매장 구성 △고압냉매 사용 및 혹독한 기후환경 속에서도 안정적 시스템운영 구축 △에너지절감 구현 및 신선식품 보존 안정성 확보 △제품의 완벽한 유지보수 및 안정성 확보였다.

 

황 상무는 “대체적으로 CO₂설비 적용 시 안전성에 대한 고민하는데 실제로 100bar 이상 압력에서도 어떻게 안정적인 시스템을 구현하며 폭발상황 시 어떠한 방지대책을 구성하고 있는 지 많은 질문을 받는다”라며 “아르네시스템은 쇼케이스가 설치된 모든 매장에 가스링크시스템 및 냉매유설감지기가 들어가며 쇼케이스와 유니트쿨러에 모두 바이패스(Bypass)시스템을 기본으로 적용해 폭발성에서도 안정성을 확보했다”고 설명했다.

 

CO₂냉동설비 ‘MC-ECO₂’ 약 30% 전력절감 효과
채강식 한국마이콤 이사는 ‘식품분야 자연냉매 냉동기 보급사례’를 주제로 한국마이콤 솔루션 설치사례를 공유하며 HFC냉매와 CO₂냉매의 차이점을 실질적인 수치로 공개했다.

 

채 이사는 설치사례 공유에 앞서 “지구온난화라는 용어 다음에 최근에는 기후위기나 기후역습이라는 말이 나왔는데 얼마 전에는 미디어에서 ‘기후 채찍질’이라는 용어까지 들어봤다”라며 “LA산불로 인한 경제적 피해액이 73억원에 달하며 한국기후도 폭염과 혹한의 양극단을 오고 가는 등 지구온난화로 인한 파급력이 어마어마한 상황 속에서 산업계도 무언가를 해야한다고 느끼는 데 그 시작점이 CO₂냉동기로의 전환이라고 본다”고 CO₂냉동기 전환의 필요성을 강조했다.

 

이어 “오늘 세미나에 거의 200분 가까이 참석한 것 같은데 몇 년 전과는 확실히 다른 업계의 관심을 느낄 수 있는 것 같다”라며 “재작년까지만해도 한국이 이렇게 냉매규제를 빠르게 시작할 줄은 예상을 못했는데 시작을 하니까 굉장히 빠른 속도로 움직이고 있으며 관리대상을 20RT 이상에서 10RT이상으로 확대하는 등 앞으로 규제속도가 더욱 빨라지지 않을까 생각한다”고 말했다.

 

한국마이콤은 CO₂ 초임계 탄소중립 냉각설비 ‘MC-ECO₂’를 개발해 선보이고 있다. MC-ECO₂의 라인업은 규모에 따라 냉장창고용 C70모델과 냉동창고 및 식품동결용 F30·F65·F140 등으로 구성돼 있다. 출시된 모델들은 모두 시운전을 완료했으며 시장상황에 맞춰 추가적 모델개발에도 힘쓰고 있는 중이다.

 

채 이사는 MC-ECO₂의 실제 설치사례를 공유하며 “C70설치사례는 기존에 R22냉매를 사용하던 제품에 비해 월별 젼력소비량 비교결과 평균 43% 절감됐으며 냉동창고인 F40모델의 경우 평균 27% 전력이 절감됐다”라며 “한국마이콤의 MC-ECO₂설비는 현재 오뚜기사 등에 설치돼 7개월정도 운영했으며 앞으로 꾸준히 식품산업이 발전할 것이라고 예상되는 가운데 한국마이콤도 제품개발에 신경 써 노력할 것이며 급속 동결설비도 개발 예정”이라고 밝혔다.

 

높은 외기온도 가진 한국 고려한 CO₂시스템 개발 고민
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 높다. 환경친화적 냉매라는 것도 중요한 특징이다. 하지만 액체와 기체상태로 구분될 수 있는 최대 온도와 압력점인 임계점이 다른 냉매보다 낮으며 기체·고체·액체상태의 평험점인 3중점(Triple Point)이 존재한다는 단점 또한 가지고 있다.

 

곽 상무이사는 “CO₂냉매가 가지고 있는 2가지 단점이 향후 CO₂시스템을 다루는 데 큰 허들로 작용할 것이라 판단한다”라며 “CO₂ 부스터 시스템을 운영한다고 해도 초임계상태로 운영되다가 외기온도가 낮아지면 아임계상태로 전환되며 초임계상태로 운전을 계속 유지하게 되면 지속적으로 고압운전이 진행되기 때문에 더 많은 전력을 사용해 비용이 증가한다”고 말했다.

 

이어 “코플랜드는 이점을 해결하기위해 CO₂분사시스템을 구축하더라도 가능하면 1년 중 많은 시간을 아임계상태로 운전하는 것을 목표로 기술개발을 하고 있다”라며 “대표적으로 HFCs시스템과 CO₂시스템은 부스터디자인 및 가스쿨러와 콘덴서 등에서 대략 10가지정도에 차이점을 가지고 있으며 이에 집중해서 시스템개발 고도화가 필요하다”고 설명했다.

 

코플랜드는 미국회사로 북미지역권에서 CO₂시스템 효율화를 위한 연구를 지속해오고 있다. 북미지역을 기후별로 카테고리화해 온도대별로 세심하게 CO₂시스템 설계를 연구하며 특정기후뿐만 아니라 건조하며 습한 기후대에서도 시스템의 높은 효율을 위한 연구를 이어나가고 있다.

 

곽 이사는 “CO₂분사시스템은 외기온도가 낮을수록 효율이 좋기 때문에 북미나 덴마크, 핀란드, 영국 등지에서 활발하게 확산됐다”라며 “높은 외기온도에서도 좋은효율을 낼 수 있는 시스템을 구축하기 위해선 여러 가지 옵션을 추가해야하는데 현재 코플랜드에서 연구한 바로는 습식가스쿨러에 병렬식 압축기를 별도로 설치하는 방식이 가장 좋은 효율을 나타냈다”고 설명했다.

 

이어 “기존 HFC냉동기시스템에서 저온만 CO₂냉매를 사용하는 시스템으로 바꾸며 마지막으로 Full CO₂시스템을 사용하는 단계로 나아갈 것이라 본다”라며 “코플랜드는 높은 외기온도에서도 높은 효율을 달성하기 위한 시스템 개발을 위해 연구를 지속할 것이며 오는 5월에는 높은 외기온도 아래에서도 폭넓은 가변용량을 보유한 스크롤 압축기 제품군 출시를 준비하고 있다”고 말했다.

 

CO₂냉매 활성화 위한 고압가스관리법 개정 고민해야
곽승식 베이어레프코리아 수석연구원은 ‘자연냉매 냉동냉장기기 활성화 방안은’을 주제로 CO₂냉매전환 필요성을 알리며 스페인, 스웨덴, 영국 등 CO₂냉동기 설치사례를 공유했다.

 

베이어레프는 1866년에 스웨덴 말뫼에서 설립돼 2004년 유럽시장에서 다수의 냉동업체들을 인수합병하면서 유럽의 냉동냉장시장 강자로 떠올랐다. 한국시장에는 대성마리프 냉동사업부를 인수하면서 2024년 베이어프 코리아를 출범했다.

 

곽 수석연구원은 “CO₂냉매는 굉장히 오래된 냉매로 1850년 영국에서 특허를 등록하면서 사용하게 됐는데 1930년대쯤 HFCs계열 냉매가 시장에 등장하면서 쇠락의 길을 걷다가 최근 지구온난화 이슈로 새롭게 조명받고 있다”라며 “베이어레프는 2005년부터 SCM FRIGO라는 브랜드로 CO₂냉동기를 생산하기 시작해 2009년부터 주요 소매업체에 대규모 CO₂냉동기를 공급하고 있다”고 말했다.

 

한국의 CO₂냉매 활성화를 위해 곽 수석연구원은 특히 ‘고압가스관리법’에 대해 언급했다. 곽 연구원은 “CO₂냉매 생태계 자생적구조 마련을 위해 정부는 고압가스 규제완화 인증규격 마련 및 CO₂냉동설비 보조급 지급과 냉동설비 GWP관리 등에 힘을 쏟아야한다”라며 “유럽은 이미 고압가스관리법을 수정하며 생태계마련에 나서고 있는데 한국에서는 아직 규제가 있어서 해외에서 사용되고 있는 기술을 국산화 하기 어려운 상황”이라고 말했다.

 

이어 “산업계에선 해외선행사례들을 벤치마킹해 효율향상 기술개발을 거쳐 초기투자 경쟁력을 강화해 궁극적으로 ROI단축을 위한 노력을 기울여야 한다”라며 “한국에서도 고압가스관리법 개정 등이 이뤄진다면 베이어레프가 기존에 가지고 있는 여러 케이스들이 큰 도움이 될 것이라 판단한다”고 말했다.

 

CO₂시스템 연 30% 소비전력↓
정제필 청운시스템 이사는 ‘대규모 물류센터 자연냉매 냉동기 설계 사례’에 대해 발표했다.

청운시스템은 인천국제공항 화물터미널에서 운영되는 물류센터 설계 사례를 공유했다. 해당 물류센터는 2020년 연간 14만톤 화물 및 우편물을 처리한 물류센터로 식품, 중장비 및 특수화물 등 다양한 화물을 보관, 운송하는 서비스를 제공했다.

정 이사는 “설계를 위해 주요하게 고려된 사항은 지속가능한 친환경 공항에 부합하는 시스템이었으며 총 에너지 사용량을 줄여 물류창고 운영비용을 절감했다”라며 “정부의 온실가스 감축목표에 적극 대응하기 위해 F-Gas를 배제해 온실가스 배출량을 감소시켰으며 냉동설비 백업(Back-up)시스템을 적용했다”고 밝혔다.

CO₂냉매 사용을 위해 적용된 CO₂ 초임계시스템 장비를 살펴보면 중요시스템 중 하나인 Booster System은 SCM Frigo 제품이다.

유닛쿨러는 저온창고 내부온도를 유지하기 위한 제품으로 고성능 팬과 품량 도달 거리가 확보된 독일의 Thermofin 제품이며 최고 운전압력은 90bar다.

F-Gas와 CO₂의 시스템을 비교하면 각각 장단점을 가지고 있다. F-Gas시스템의 장점은 저렴한 △초기 투자비 △유닛쿨러와 콘덴싱유닛의 1:1 연결로 고장 리스크 최소화 등이다. 단점으로는 △높은 운전비용 △냉동기 수량이 많아 유지관리의 어려우며 넓은 설치 면적 필요 △환경규제 영향으로 추후 냉매수급 어려움 등이 있다.

정 이사는 “CO₂시스템은 초기에 높은 비용이 걸림돌이지만 기술발전과 대량 생산으로 인해 장비가격이 점차 하락하고 경제성이 향상되고 있다”라며 “상업용 냉동·냉장, 히트펌프 및 수송 냉동분야 등 폭넓은 많은 분야로 점점 확대될 전망”이라고 강조했다.

 

친환경냉매 검사기준 현장 부합화
배신우 한국가스안전공사 검사지원처 고압가스부 과장은 ‘친환경 냉매 냉동기 검사제도’에 대해 발표했다.

가스안전공사는 가스로 인한 위해 방지 및 공공안전 확보를 위해 설립된 가스안전 책임기관으로 전국에 29개의 지역본부가 있다.

냉동·냉장기는 가스안전공사의 지역본부에서 ‘고압가스 안전관리법 시행령’에 따라 검사를 진행하게 된다.

고압가스 안전관리법에 적용되는 주요 냉매는 △HCFC계 R22 △HFC계 R134a, R410a △HFO계 R1234yf, R1234ze △유기화합물 R290, R600a △무기화합물 R717, R744 등이다.

배 과장은 “공사에서는 연간 2만5,000건 정도 시설검사를 진행하고 있는데 아직까지 50% 정도 R22냉매가 쓰이고 있다”라며 “친환경냉매는 아직 검사대상으로 많이 운영되고 있지 않다”고 분석했다.

검사 기준은 ‘고압가스 안전관리법’과 ‘KGS(가스안전 기술기준)’을 준수했는지 확인한다.

향후 공사는 친환경 냉매 국내 도입지원을 위해 제도개선과 현장검사 지원을 계획하고 있다. 제도개선에 있어서는 설계압 기준 적정성 검토와 기밀시험 기준 문구 수정, 그 외 현장 애로사항 해소를 추진할 계획이다.

배 과장은 “CO₂ 냉동기 도입에 있어 시설 및 기술의 검사기준이 국내 실정과 잘 부합하지 않는다는 의견이 있어 해당 부분을 검토하고 있다”라며 “언제든지 공사나 산업부에 현장 애로사항과 제도 개선의 필요성을 제안하면 중점적으로 검토하겠다”고 적극적인 의지를 드러냈다.

이어 “갑자기 늘어나는 냉동기 물량에 대해서도 최대한 대처할 수 있도록 검사인력과 전문가 풀을 확보하기 위해 노력 중이며 현장의 목소리에 귀기울여 관리에 대해 고민할 것”이라고 강조했다.