한국산업기술시험원
수석연구원
[투데이에너지]산업의 고도화에 따라 환경에 대한 문제가 대두되면서 기존에 냉동공조산업에서 사용해온 CFC 및 HCFC 계열의 냉매는 지구온난화와 오존층파괴 때문에 규제물질로 지정돼 이들 냉매를 대신해온 HFC 계열냉매가 지난 15~6년 간 냉동공조분야에서 주 냉매로 사용돼 왔다.
하지만 HFC냉매는 ODP는 ‘0’이나 GWP가 높아 지구온난화에 심각한 문제를 초래하고 있어 점차적으로 규제대상이 되고 있다.
2016년 10월 채택된 키갈리 개정의정서에 따라 HFC에 대한 규제가 전세계적으로 현실화되고 있다. EU규정 (517/2014)이 2015년 1월1일부터 시행되면서 2020년까지 GWP가 2,500 이상인 HFC냉매를 사용하는 새로운 장비에 대한 규제가 시작돼 산업체는 더 낮은 GWP 냉매를 사용하게 됐다.
결과적으로 순수냉매 또는 혼합냉매로 된 GWP가 낮은 새로운 종류의 냉매가 개발됐는데 이 냉매들을 HFO(Hydro Fluoro Olefins)라고 부르고 있다.
이 제품들 중 상당수(R32와 암모니아와 같은 일부 기존 냉매)의 특징은 낮은 인화성을 보이는 것으로 ASHRAE에서는 이러한 냉매 분류를 A2L로 칭하고 있다. 암모니아의 경우 독성으로 인해 B2L로 구분한다.
이러한 A2L냉매의 사용을 확대하기 위해 최근 국제표준기구에서는 기존의 냉동공조기기의 안전 규격을 개정해 사용 중에 있다.
규제가 강한 유럽, 일본, 미국 등에서는 이미 A2L 냉매를 사용하는 신제품들을 출시하고 있다. 이러한 냉매를 사용할 수 있도록 안전표준을 개정해 사용하고 있다. 특히 국제 전기안전 표준인 IEC 60335 시리즈의 많은 표준들이 미가연성(A2L) 냉매를 사용할 수 있도록 최근 개정돼 A2L 냉매를 사용을 뒷받침해주고 있다.
이러한 표준들에서는 A2L냉매의 사용 조건을 자세하게 제시해 본 냉매의 사용 시 안전성을 최대한 보장하도록 하고 있다. R-410A, R-134a, R-407C 같은 A1 냉매와 R-32, HFO R-1234yf, HFO R-1234ze와 같은 A2L냉매의 주요 차이점은 화염을 전파하는 능력이다. A2L냉매는 타지만 연소 속도는 10cm/s 이하이며 점화 될 때 실제로 폭발하는 R-290 같은 A3냉매의 연소속도보다는 낮다.
실제적으로 A2L가스가 점화하는 것은 매우 어렵지만 시스템 충전 시 냉매의 우발적인 축적을 방지하기 위해 예방 조치를 취해야 한다.
ISO 5149 및 EN 378과 같은 국제 및 유럽 안전 법규 및 표준은 우발적인 누출의 경우 가연성 한계치를 훨씬 밑돌게 유지하도록 요구 사항을 제시하고 있다.
2017년 1월1일부터 유럽에서 생산되는 모든 신차에는 에어컨시스템에 GWP가 150 미만인 냉매만 사용해야 한다. 현재로서 가능한 냉매는 HFO R-1234yf로서 자동차 업계는 R-1234yf를 사용하기 전에 철저한 시험과 위험 평가를 실시해 R-134a을 대체 할 냉매임을 확인했다.
R-32(A2L로 분류된 HFC)은 현재 R-410A와 성능면에서 유사하기 때문에 새로운 에어컨 및 히트펌프시스템에서 R-410A의 대안으로 널리 판매되고 있다. A2L냉매의 사용에 대한 규정은 유럽과 다르지만 일본의 경우 많은 소형에어컨이 이미 R-32 냉매를 사용하고 있다. 일부 대형 냉동기는 R-134a 대신 R-1234ze를 사용하며 R-1234ze는 HFO이며 A2L로 분류되나 실제로 300℃ 이하의 온도에서는 불연성인 냉매이다. R-1234yf는 R-134a의 성능에 더 가깝기 때문에 시스템이 낮은 인화성 냉매를 사용하도록 설계된 냉동기에서 사용하기에 적합하다. 실온에서의 인화성이 없기 때문에 R-1234ze는 일부 에어로졸 용도에도 사용되고 있다. 현재 냉매 제조업체는 R-404A, R-410A 등의 대체냉매로 A2L HFO 블렌드를 개발하고 있다.
국제적으로 지구온난화 방지를 위한 HFCs 냉매 퇴출 시나리오에 따른 저GWP 냉매사용이 전세계적인 대세이다. 이에 최근 국제표준에서 히트펌프, 에어컨디셔너 및 제습기의 안전 기준에 대한 표준을 A2L냉매를 사용할 수 있도록 개정했다.
하지만 아직 우리의 안전 기준은 본 냉매를 사용할 수 없는 예전 버전을 사용하고 있다. 이미 유럽, 미국, 일본 등의 많은 국가들이 A2L냉매를 사용하는 제품을 시장에 선보이고 점차적으로 시장을 확대하고 있는 것이 현실이다.
이에 국내에서도 현 국제표준을 검토해 A2L냉매를 국내에서도 사용할 수 있도록 국내 안전 기준의 개정이 시급하게 이뤄져야 한다.
추후 국내 KC기준을 IEC의 최신 버전과 부합화해 A2L냉매 제품의 국내시장 확대와 본 기술 향상으로 해외시장 진출을 하루빨리 서둘러야 할 것이다.