냉매에 있어서 불모지나 다름없던 국내 시장에 R-22냉매를 대체할 수 있는 친환경 냉매가 국산화돼 화제다.

차량·가전용 및 상업용 냉매개발·제조 전문업체인 주식회사 레미(대표 성상제, LEMY)는 오존 파괴지수(ODP) ‘0’이면서 지구온난화지수(GWP) '1,170'인 친환경·고효율 드롭인(DROP-IN) 냉매를 개발, ‘Lemy 22 plus’란 제품명으로 선보였다.

앞으로 전폐가 예정되어 있는 R-22냉매는 비가연성(가연성 등급 A1)으로 이를 충족하면서 ODP, GWP를 낮출 수 있는 냉매는 매우 제한적이다. 이런 측면에서 레미에서 개발, 상용화한 ‘Lemy 22 plus’는 기존 냉매시장에 활력을 불어넣어 줄 촉매제가 될것으로 기대된다.

자동차용 R12의 대체냉매 ‘SC-12’ 개발 일본에 수출

‘Lemy 22 plus’ 탄생의 심장 레미(LEMY) 기업부설연구소를 찾았다.

대구광역시 달서구 성서 4차첨단로에 위치한 레미 기업부설연구소는 서대구 토요타·렉서스 전시장·서비스센터 내에 별도 공간을 마련, 1층에는 각종 시험설비와 성능실험실, 샘플 제조설비 등을 갖춘 연구실이, 2층에는 업무공간이 들어서 있다.

기업부설연구소가 토요타·렉서스 전시장·서비스센터 내에 있는 것에 의아해 할 수도 있는데 레미(LEMY) 모기업이 토요타·렉서스 대구경북지역 딜러사이다.

이 회사는 레미(LEMY)를 비롯해 종합상사인 YMSC, 중고차판매기업 TRUST를 자회사로 두고 있는 연매출 2천억원대의 탄탄한 기업이다.

레미(LEMY)는 2007년 12월 친환경 냉매 개발, 제조전문업체로 설립됐다. 설립 당시에는 1990년대부터 자동차용 냉매로 주로 사용되던 R12의 대체냉매 ‘SC-12’를 개발해 일본에 수출하는 성과도 올렸다.

냉동공조용 대체냉매 개발이 본격화한 것은 2009년 제품 연구와 기술 개발을 위한 기업부설연구소를 설립하고 국방기술연구소 출신 기계공학박사 오석재 연구소장 등 냉매 관련 전문 연구인력을 영입하면서 부터다. 그 해 11월에는 벤처기업 인증도 획득했고 2011년 이노비즈기업 인증도 받았다. 혼합냉매 개발과 테스트를 위한 다양한 시험설비도 구축하는 한편 몇 건의 국책연구과제도 수행했다.

2013년에는 경주시 안강읍에 위치한 연산 4천톤 규모의 냉매제조 공장도 인수했다.

오석재 연구소장은 “레미의 강점은 국내 관련업계에서는 볼 수 없는 다양한 시험장비와 제조시설, 그리고 전문 인력을 갖추고 있다는 점”이라며 “기업부설연구소에서는 혼합냉매의 배합부터 각종 테스트, 샘플제작까지 공장에서 양산화 바로 전 단계까지 진행할 수 있다”고 강조했다.

연구소에 들어서면 가장 먼저 눈에 들어오는 시험설비가 ‘근공비 혼합냉매 열량측정기기’이다.

오석재 연구소장은 “‘근공비 혼합냉매 열량측정기’는 에어컨, 냉장고 등 냉매 사용기기를 실제 가동하면서 각 부위별 센서에 의해 열량이나 유량 등을 체크할 수 있다”며 “혼합냉매 배합비를 어떻게 해야 최적의 열량이 나오는지 찾아주는 혼합냉매 개발에서 제일 중요한 테스트 장비”라고 설명했다.

연구소 한쪽에는 혼합냉매의 가연성 측정기도 눈에 띈다. 냉매가스별로 폭발 한계가 있기 때문에 혼합냉매가 만들어지면 가연성 측정기로 연소하한계(LFL)와 연소상한계(UFL) 등이 어느 정도인지 구해 가연성인지 비가연성인지 약가연성(A2L)인지 측정할 수 있다.

혼합냉매에 포함된 냉매가스 원재료 순도와 품질을 체크하고 혼합냉매의 혼합비가 얼마인지 측정할 수 있는 가스질량분석장비도 갖추고 있다. 이 분석장비는 정부기관을 제외하고 일반 냉매기업 중에서는 가장 최신 설비라는 게 오석재 연구소장의 설명이다.

레미 기업부설연구소에는 혼합냉매가 개발되면 공장에서 양산 전에 샘플을 제작할 수 있는 파일롯 믹서기도 구축되어 있다. 여기서 만들어진 샘플 혼합냉매는 냉매오일과 철, 알미늄, 동의 부식 반응 테스트(실드 글라스 튜브 시험/Sealed glass tube test)를 거친 후 양산에 들어가게 된다.

이외에도 에어컨 칼로리메터, 냉장고 칼로리메터, 자동차용 에어컨부품의 성능이나 라이프 타임 등 내구성을 테스트할 수 있는 설비, 영하 30도에서 냉매를 혼합할 수 있는 발포용 친환경냉매 개발을 위한 ‘저온 믹싱기’도 구비되어 있다.

오석재 연구소장은 “모든 시험설비는 미국 ASHRAE의 ASTM 표준에 맞게 제작되어 정밀하고 체계적인 테스트로 신뢰성을 높였다”며 “국내는 물론 중국 냉매업체 중 일부는 이런 테스트 과정을 꼼꼼히 거치지 않는 경우도 있어 위험을 내포하고 있다”고 말했다.

또 오석재 연구소장은 “지금까지는 단일 냉매만 선호했지만 앞으로 혼합냉매를 적용할 경우, 응용범위에 따라 쾌적한 환경과 에너지절감 효과 등을 극대화 할 수 있다”고 강조했다.

친환경 혼합냉매 개발 원동력…독자 개발한 ‘첨가제’

현재 레미는 적용용도 및 시장 요구조건에 맞춘 친환경 대체 냉매 5종류를 개발하고 순차적인 양산화를 준비 중이다.

레미의 친환경 대체냉매 라인업을 보면 △R-12 대체냉매 ‘Lemy 12’ △R-134a 대체냉매 ‘Lemy 436A(R-436A)’와 ‘Lemy 436B(R-436B)’ △R-22 대체냉매 ‘Lemy 22(R-511A)’와 ‘Lemy 433B(R-433B)’ ‘Lemy 22 plus’ △R-410A, R-502 대체냉매 ‘Lemy 433C(R-433C)’ △R-1234yf 대체냉매 ‘Lemy 1234(R-440A)’ 등이다.

올 상반기 HVAC 시장에 본격 론칭한 ‘Lemy 22 plus’는 R-22 냉매 감축 및 전폐에 대비해 개발한 제품으로 기존 R-22 사용 에어컨이나 저온저장고 등 냉방 및 냉동기의 냉매 교환 등 A/S 업체들의 니즈가 반영된 친환경 혼합냉매이다.

오석재 연구소장은 “‘Lemy 22 plus’는 국내는 물론 R-22 냉매 사용이 많은 아시아 등 해외 시장 수요도 겨냥한 전략 제품이다”라며 “현재 지구온난화지수가 낮은 냉매 개발을 진행 중이라고” 밝혔다.

‘Lemy 22 plus’는 개발 과정에서 R-22 사용기기에 바로 적용 가능(Drop-in)하면서 비가연성이며 ODP가 ‘0’인 친환경 가스로만으로 개발해야 하는 어려움도 따랐다.

오석재 연구소장은 “그동안 없던 제품을 만들어내는 과정이라 시행착오를 반복하며 수많은 조합의 혼합가스를 컴퓨터 시뮬레이션과 실증테스트, 수정작업을 통해 이를 풀어나갔다”며“ ‘Lemy 22 plus’는 오존층 파괴지수(ODP) ‘0’이면서 지구온난화지수(GWP) '1,170'인 친환경·고효율 냉매이며 R-22와 유사한 물성 구현으로 기존 냉동기의 부품이나 구조 등을 변경하지 않고 드롭 인(DROP-IN) 형태로 바로 사용 가능하다”고 설명했다.

‘Lemy 22 plus’는 공인시험기관인 한국산업기술시험원(KTL)의 성능시험을 통해 약 80% 충진량만으로 R-22와 동일한 냉방능력(R-22의 97%)을 내는 것으로 나왔다. 또 냉장용 에너지효율(EER)은 97%, 냉동용 에너지효율(EER)은 96%인 것으로 시험인증을 받았다.

‘Lemy 22 plus’는 개발 후 약 1년 동안 R-22를 사용하는 냉장업체, 냉동창고업체 및 가정용, 건물용 냉방기업체를 대상으로 필드테스트를 진행해 실제 가동 중인 기기 적용에도 문제가 없는 것으로 나타났다.

오석재 연구소장은 “R-22냉매는R-410A와 R-404A 냉매가 나오기 전까지 오랜 기간 가정용 에어컨, 상업용 냉장·냉동기기 및 창고, 건물용 냉·난방기 등에 광범위하게 사용되어 왔다”며 “ ‘Lemy 22 plus‘는 이를 모두 대체 가능하기 때문에 아직은 기존 R-22에 대한 선호도가 높지만 규제 스케줄에 따라 자연스럽게 시장이 대체될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

레미 친환경 혼합냉매의 핵심 경쟁력은 독자 개발한 첨가제에 있다. 기존 냉매를 사용하는 자동차용·가전용 에어컨의 구조 변경 없이 친환경 혼합 냉매로 대체하기 위해선 여러 원료를 잘 섞어주는 첨가제가 필수다.

오석재 연구소장은 "통상 혼합 냉매 첨가제는 자체 개발한 특수한 첨가제를 활용한 Colloid 기술로 혼합냉매의 단점인 상분리 문제를 해결, 경쟁 제품에 비해 20~30%가량 저렴하게 공급할 수 있다"고 설명했다.

한 냉매로 R-22 및 R410A 대체 가능한 친환경 냉매

레미는 단기적으로 에어컨 A/S 시장을 1차 대상으로 홍보마케팅을 진행하면서, 점차 냉동설비 시장으로 영업망을 확대할 계획이다.

특히 레미(Lemy)는 지금까지 친환경이면서 에너지 효율이 월등한 가연성 혼합냉매를 집중 개발한 노하우를 기반으로 향후에는 이러한 냉매의 가연성은 줄이면서 효율과 안전성을 동시에 잡는 차세대 냉매에 대한 연구개발에 집중 투자할 계획이다.

이미 개발은 끝내고 상용화 준비 중인 R-440A, R-436B는 D사의 R-1234yf(GWP4)를 대체하는 냉매로써 ODP '0'이면서 GWP도 〈150, 3으로 친환경적이며 성능계수는 (COP) 2.80으로 더 높게 나타났다.

레미는 냉매조성물(Lemy-1234C, Lemy-1234E, Lemy-1234D, R-440A, Lemy-1234B, Lemy-436A, Lemy-1234A, Lemy-22, R-511, Lemy-134a)관련 8건의 특허와 히트파이프 특허 등을 취득했으며 혼합냉매 5시리즈에 대해 미국공조냉동공학회(ASHRAE)에서 발행한 냉매번호(R-NO)를 부여받았다.

오석재 연구소장은 “레미는 종합 친환경 가스업체로서 대체 냉매 분야뿐만 아니라 차세대 전기차용(EV) 공조시스템 개발과 실외기 없는 천장형 공기청정·제습·냉난방 공조시스템, 친환경 발포재, 할론 대체 CF31, 히트파이프, CO2 포집용 흡착제 등의 개발로 해당분야의 선구자적 역할을 할 것”이라고 밝히며 “이를 기반으로 혼합냉매 기술의 해외 판매를 통한 글로벌 친환경 기업으로 도약을 꿈꾸고 있다”고 밝혔다.

레미(Lemy)는 올해 중 ‘Lemy22 plus‘보다 한 단계 더 진화해 한 냉매로, 기존의 R-22 및 R410A 냉매를 대체할 수 있는 친환경 냉매를 상용화 할 계획이다.