저온저장연구회(회장 김병삼, 한국식품연구원 박사)는 지난 7월 8일(월) 전북 전주시 소재 한국식품연구원 중회의실에서 관련 업계 관계자 50여명이 참석한 가운데 ‘2019년도 정기세미나’를 개최했다.

김병삼 회장은 인사말에서 “세계를 움직이는 5대 기술에 냉장컨테이너 기술이 꼽힐 정도로 냉동냉장산업은 그 어떤 기술보다 중요해지고 있다”며 “특히 경제성장과 생활수준 향상 등으로 냉동냉장 식품에 대한 비중이 높아지면서 식품산업에서 냉동냉장 비중도 50% 이상을 차지할 정도로 높아져 앞으로 저온시설분야는 에너지와 환경 그리고 4차 산업혁명시대 관련 기술 등과 함께 각광 받을 것으로 예측된다”고 말했다.

이어 김 회장은 “국내 냉동냉장 산업은 농업이나 식품산업 분야에서 제대로 대접을 못 받고 또 시설공사 시에도 하청에 재하청을 받아 공사하는 등 열악한 환경에 처해 있다“며 “저온시설연구회는 빠른 시일 내에 냉동냉장 업계의 어려움을 대변하고 관련 산업의 발전을 위한 제도 개선과 정보교환 및 협력연구 등을 체계적으로 할 수 있는 협회로 확대해 나갈 예정”이라고 밝혔다.

이날 세미나에서는 한국마이콤 채강식 본부장의 저온창고의 프레온 규제 동향 및 대응방안, 쿨테이너 임관빈 대표의 소형 CA저장고에 대한 주제발표가 있었다.

선진국, 산업용 냉동냉장분야 NH3/CO2 적용 90% 이상

채강식 한국마이콤 본부장은 ‘저온창고의 프레온 규제 동향 및 대응방안’ 발표에서 “우리나라는 몬트리올 의정서와 키갈리 개정안의 냉매 규제 스케줄에 맞춰 R-22, R404A, R507A 등의 냉매를 순차적 감축을 진행하고 있는 한편 대기환경보전법 개정을 통해 냉매 관리 기준을 강화하는 등 프레온 냉매 규제 움직임이 가시화 되고 있다”며 프레온 냉매의 감축 및 냉매 가격 상승에 대비해서 자연냉매로의 전환 필요성에 대해 언급했다.

현재 R22냉매는 감축 및 냉매가격 상승에 대비해서 냉매 전환이 필요하다.

채강식 본부장은 냉매 변경 방법으로 초기비용이 들더라도 미래 냉매 종착역인 자연냉매로 바로 바꾸는 것과 레트로핏 냉매(R448A)를 경유해 천천히 설비를 바꾸면서 자연냉매로 전환하는 2가지 방법이 있다고 설명했다.

레트로핏 냉매인 R448A(N40)는 국내 관련 법규에 따라 검사압력이 다르므로 설비의 고압가스 제허가가 필요하다. 무엇보다 대규모 설비나 -20℃ 이하의 설비에는 적합하지 않을 수 있고 소형설비에 적용 시에는 10~15% 정도 효율이 떨어질 수도 있다. 새로운 냉매에 맞는 오일 교체 및 플러싱 작업도 추가될 수 있다.

자연냉매인 NH3(암모니아) 및 CO2는 유럽, 북미, 중국 등의 산업용 창고에는 이미 주류로 사용되고 있으며 한국과 비슷한 양상을 보이던 일본도 최근 자연냉매로의 전환 비율이 높아지고 있는 추세다.

국제콜드체인학회(IIR)에서 발표한 ‘글로벌 국가의 2018년 산업용 냉동/냉장시설 자연냉매 사용 추세’에 따르면 유럽은 산업 냉동시설의 90% 이상, 북미지역은 대형 산업분야의 95% 이상, 중국은 3만명 이상의 엔드 유저가 NH3 냉매를 사용 중인 것으로 나타났다. 일본도 고압가스안전법이 강화되면서 프레온에서 자연냉매로 전환 시 정부보조금을 지급하고 있다.

채강식 본부장은 “한국의 경우 아직도 HCFC(R-22) 냉매에서 HFC(R404A) 냉매로 전환되는 등 관련 산업의 저 GWP 대응이 소극적으로 이루어지고 있다”며 자연냉매로의 전환을 확대하기 위한 정부의 정책적 지원 및 대책이 필요하다”고 언급했다.

글로벌 냉동부품 제조회사인 Danfoss에서 2018년 발표한 자료에 따르면 앞으로 산업용 냉동시장의 냉매는 NH3가 주류를 차지할 것으로 예상했으며 특히 NH3/CO2 캐스케이드 시장이 주목받을 것으로 전망하기도 했다.

냉매 선정기준을 보면 채택한 냉매와 상관없이 가연성과 GWP 혹은 독성이 포함되어 있으므로 위해성 및 위험성을 동반하고 있다. 따라서 어느 냉매든 최소한의 냉매로 운전하는 LOW CHARGRE SYSTEM을 적용하는 것이 필수적이다.

채강식 본부장은 “NH3, LOW CHARGRE SYSTEM은 안전성을 보장할 뿐 아니라 R-22대비 최대 30%의 에너지절감이 가능해 전기요금 절감에도 큰 효과가 있는 가장 이상적인 해결책”이라고 강조했다.

국내 창고업계의 NH3와 R-22(R-404A) 사용비율은 암모니아 48%, R-22 36%, R-404A 16%이다.

채강식 본부장은 R-22 사용 냉각설비의 효과적인 자연냉매 적용 냉각시스템으로 한국마이콤의 MC500을 소개했다.

MC500은 NH3/CO2 LOW CHARGRE SYSTEM으로 마이콤이 변화하는 냉매시장에 대응해 선보인 미래보장형 냉각솔루션이다.무엇보다 프레온 냉매 규제에 대응하면서도 고효율로 에너지절약을 실현했다.

MC500은 높은 에너지 절약성으로 냉각설비 전체의 소비전력이 줄어들어 R-22 냉동창고 설비 대비 최대 30%의 전기료를 절감할 수 있다. 특히 프레온 냉매의 규제가 가속화되고 있는 현 상황에서 MC500은 자연냉매 암모니아와 CO2의 채택으로 추후 프레온 냉매 전폐의 상황에서도 사용이 100% 보장된다.

여기에 냉매충전량을 자사 기존 제품 대비 85% 축소(0.5kg/1kW)함으로써 냉매 누설 시 위험성을 대폭 감소해 안전한 운전이 가능하다.

채강식 본부장은 “MC500은 안산 모 냉동창고에 적용되어 시운전 중으로 올 10월 본격 가동될 예정”이라고 밝혔다.

CA저장, 일반 저온저장 대비 저장기간 2배 이상 길어

쿨테이너 임관빈 대표는 소형 CA저장 발표에서 ‘농촌진흥청이 국내 농업의 선진 저온저장 및 유통기술 국산화를 위해 개발, 기술이전한 ’한국형 CA저장고(제품명 : 처음그대로) 기술과 전류차 제상 제어기술 및 적용사례’에 대해 소개했다.

CA저장은 저온 상태에서 대기중의 산소를 감소시키고 이산화탄소를 증가시킴으로써 농산물의 호흡 작용을 감소시켜 일반 저온저장보다 저장품의 품질이 우수하고 유통기간을 연장시킬 수 있는 저온저장기술이다.

임관빈 대표는 “CA저장은 온도, 습도, 공기조성(산소, 인산화탄소, 에틸렌 등) 등 3가지를 조절해 농산물을 저장하는 선진 저장방법”이라며 “CA저장고는 기체 기밀이 유지되므로 수증기의 외부 유출이 방지되고 저장고 내부에 고습도 유지가 가능해 중량 감모 억제, 농산물의 다즙성 유지 및 건조현상 방지에 효과적이다”라고 설명했다.

또한 임 대표는 “생화학적·생리학적 작용으로 인한 작물의 성숙 및 노화현상 억제와 호흡량의 감소, 에틸렌 발생량 감소, 연화 억제 및 영양성분의 손실감소 효과가 뛰어나며 산소농도 약 8% 이하, 이산화탄소농도 1% 이상으로 유지될 경우, 에틸렌에 대한 과일의 반응성을 약화시켜 에틸렌의 성숙작용을 억제한다”고 덧붙였다.

쿨테이너의 한국형 CA저장고 ‘처음그래로’는 기밀저장고(CA컨테이너)와 질소발생기, 센서, 제어장치 등 크게 4가지로 구성된다.

CA저장은 기밀유지가 기계의 성능을 좌우하기 때문에 용접부, 전선통과부, 전선 내부, 호스연결부, 밸브, 패킹, 도어, 기밀 커튼, 배수플러그 등이 기밀 유지되도록 제작됐다.

단열재는 경질폴리우레탄폼을 사용하고 외벽, 천장, 바닥의 두께는 최소 100mm를 사용해 실내의 부위별 온도 편차를 최소화되도록 제작됐다. 저장고 내 공기유동은 공기가 저장고 촤측 상단의 유닛 쿨러로 들어가 냉각되어 바닥의 T레일을 통과해 순환되는 구조이며 풍속은 공기가 도어까지 충분히 도달하도록 설계됐다.

질소발생기는 공기압축기, 에어드라이어, 제어장치, 흡착제, 압축공기용 필터, 질소가스용 필터, 압축공기 저장탱크, 질소가스 홀더, 흡착타워 등으로 구성되며 24시간 이내에 CA저장실 내부의 산소를 21.0%에서 2%까지 낮출 수 있는 유량과 99.9%의 순도의 질소를 생성할 수 있는 PSA방식의 질소발생기로 제작됐다.

CA저장고 내 산소제어는 농산물이 입고(산소 20.9%)되면 질소발생기가 작동한다. 이때 질소 농도는 99%이다. 질소발생기는 산소 설정값인 2%선에 도달하면 작동을 멈추고 산소가 설정값(상한 또는 하한)을 벗어나면 다시 작동되어 산소농도를 설정값에 맞춘다.

CA저장고 내 이산화탄소 제어는 농산물 입고 시 이산화탄소 농도는 0.03%이지만 농산물 호흡에 의해 이산화탄소 농도가 0.5%까지 증가하게 된다. 이 때 질소발생기가 작동(질소농도 98%)하고 이산화탄소 농도가 0.2%에 도달하면 작동을 멈추게 된다.

임관빈 대표는 “CA저장은 산소와 이산화탄소의 농도가 작목과 품종마다 다르기 때문에 적합하지 않은 기체 환경이 조성될 경우, 저장 농산물의 생리적 장해 및 품질 저하를 발생시킬 수 있어 주의해야 한다”며 “CA저장고에 사과 저장 시 일반 저온저장보다 저장 기간이 2배 가까이 늘어나 저장 효율을 향상시킬 수 있다”고 설명했다.

이어 임 대표는 전류 변화를 실시간으로 감지해 최적의 제상 시점을 검출, 작동하는 절전형 제어시스템인 ‘전류차 제상시점 검출 제어기술에 대해서도 소개했다.