BITZER 제품성능 책임자 Julian Pfaffl씨는 ‘BITZER 전문가 포럼’에서 최근 일부에서 제기하고 있는 HFO냉매의 환경 유해성에 대해 “앞으로 온실가스 배출을 줄이는 중요한 도구로 오랫동안 사용하게 될 것”이라며 “앞으로 지속적인 논의와 새로운 연구 및 결과가 도출돼 이를 평가하게 되길 고대하고 있다.”고 말했다.

‘BITZER 전문가 포럼’은 지난 9월 29일, 30일 양일간 ‘BITZER 냉매보고서 21호’ 발간을 기념해 ‘현재와 미래의 냉매’ 주제로 BITZER 교육센터인 SCHAUFLER 아카데미에서 열렸다.

이번 포럼은 SCHAUFLER 아카데미 담당이사인 Volker Stamer가 진행을 맡았으며 △냉매 전문가인 기술 프로그램 관리자 Hermann Renz △애플리케이션 엔지니어링 및 제품 성능 담당이사 Heinz Jurgensen △제품성능 책임자 Julian Pfaffl 등이 토론자로 참여해 새로 발간된 ‘BITZER 냉매보고서 21호’에 추가된 새로운 기술을 소개하고 포럼에 접속한 참가자들의 궁금증을 풀어줬다.

냉매 전문가 및 기술 프로그램 관리자 Hermann Renz

추가적인 환경 영향이 포함되도록 보고서를 확대해 고객들도 냉매 분해 산물의 GWP에 대한 정보를 알 수 있게 할 수는 없는지?

GWP 계산에서 공차 범위는 이미 상당하다.

IPCC 보고서 IV에서는 이 수치를 약 ±35%로 추정하고 있다. 분해산물의 직접적인 온실효과는 미미하고, 이를 더 추정하더라도 확실성은 훨씬 떨어진다.

BITZER는 선택 도구(압축기)에 R469A를 추가할 예정인지?

BITZER는 초저온 분야 R469A 개발 동향을 철저히 따라가고 있다. R469A용 레이아웃과 적용 권장 사항에 대한 자료는 BITZER 관련 부서로 요청하면 언제든지 받아볼 수 있다.

현재는 BITZER 소프트웨어 선택 도구에 넣을 계획은 없다.

냉매의 인화성 때문에 기계실을 실외로 옮기고 내후성 인클루저(Enclosure)를 확보하는 것이 기술적인 면에서 합리적인 방법이라고 생각하는지?

내후성 인클루저와 기계실을 확실히 구분할 필요가 있다. 냉각이 필요한 건물과 가까운 거리에 설치하는 것이 기술적인 면에서 합리적이며, 냉동 시스템 표준에서 요구한 사항이 아니더라도 냉동 제품을 더 잘 보호하기 위해 보험상 요구할 수도 있다.

이 부분은 시스템과 장치 표준과는 거리가 있는 위험 평가다.

애플리케이션 엔지니어링 및 제품 성능 담당이사 Heinz Jurgensen

폐쇄 시스템에서 냉매는 화재 예방과 인명 보호에 어떤 방식으로 중요한 역할을 하며, 또 그 양은 어느 정도인지? 이 문제에 대해 다른 연구가 진행된 것이 있는지?

EN60335-2-34 표준은 별도의 용적 하한 없이 인화성 냉매 사용과 관련된 안전대책을 전체적으로 개괄했다. R600a를 19g 사용하는 냉동고에서 인화성을 평가하고 시험했다.

프로필렌(R1270) 사용 승인을 받은 압축기를 공급하고 있는지?

BITZER의 반밀폐식 ECOLINE P 시리즈는 프로판(R290)과 프로필렌(R1270)의 사용 승인을 받았다. 요청시 당사의 HS 반밀폐식 스크류 압축기를 R1270와 함께 사용할 수 있다. 더 상세한 응용 정보는 BITZER로 직접 문의하면 상세 정보를 제공하겠다.

R404A/507A를 사용하는 저온 시스템은 별도의 압축기 냉각이 불필요한 경우도 종종 있다.

R448A/449A로 개조한 후에도 동일한 원리가 적용되는지?

R448A와 R449A는 R404A보다 등엔트로피 지수가 더 높기 때문에 배기가스 온도도 R404A보다 더 높다. 가장 먼저 할 일은 응축 온도가 가장 높을 것으로 예상되는 새로운 냉매를 사용해서 BITZER 소프트웨어로 압축기를 다시 계산한 후 배기가스 온도를 점검하는 것이다.

응용 한계상 추가 냉각이 필요하거나 배기가스 온도가 140°C 이상이라면, 실린더 헤드 팬이나 CM 모듈 냉매 주입기(RI)를 이용할 수 있다. 더 자세한 정보와 전체 설명은 ‘BITZER 냉매보고서 21호’에서 확인할 수 있다.

HFO 냉매와 그 분해 산물이 식수와 인체, 예를 들어 갑상선에 어느 정도로 해로운지?

우리 업계는 R134a가 나온 이래로 트리플루오로아세트산 같은 분해 산물에 대한 출판물과 연구를 계속 추적하고 있다.

현재까지의 지식을 토대로 보면, 세계 도처에 배수가 되지 않고 증발량이 커 수십 년간 축적돼 조치를 해야 하는 지표 역할을 하는 일부 수역이 존재한다.

제품성능 책임자 Julian Pfaffl

HFO의 장기적 가용성은 어떻게 평가하고 있는지?

ODP와 트리플루오로아세트산처럼 환경 적합성 측면을 논의하려면 끝이 없다.

현재로서는 기술적으로나 환경적으로 이러한 물질을 사용해서는 안 되는 중요한 이유를 알지 못하는 상태다. 온실가스 배출(CO2 등가물로 표시)을 줄이는 중요한 도구이자 오랫동안 사용하게 될 것으로 보고 있다. 지속적인 논의와 새로운 연구 및 결과가 도출돼 이를 평가하게 되길 고대하고 있다.

R404A 대체 냉매(A1)로 R470B를 언급하지 않은 이유는 무엇인지?

R470B에 대한 ASHRAE34 데이터 시트에 따르면, 이 물질은 CO2를 포함해 여섯 가지 물질의 혼합물로, 주위 압력 조건에서 30K 이상의 온도 구배를 보인다. 이 온도 구배에서는 기능성 있고 효율적인 시스템을 구축하기 매우 어렵다고 보여, 실용성 면에서는 폭넓게 사용할 수 있다고 보지 않는다.

A3 가스에 대한 가스 누출 탐지기 사용을 추진할 계획이 있는지?

A3 냉매가 들어간 시스템을 안전하게 사용하기 위해 여러 가능성을 생각해 볼 수 있다.

가전제품이나 사용 장소에 따라서는 소형 상용시스템의 경우, 가스 센서가 필요 없을 수도 있다. 그 필요성 여부는 제조사와 조작자의 위험평가와 안전 개념으로 결정된다.

산업용으로 NH3 대신 무엇을 사용할 수 있으며, NH3는 어째서 사용해서는 안 되는지?

NH3는 가장 효율적인 냉매 중 하나이며, 산업용으로 암모니아를 사용하지 않을 이유는 없다. 최근에 우리가 개발한 암모니아 압축팩(Ammonia Compressor Pack, ACP)과 특히 산업용으로 더 큰 규격으로 개발된 대형 암모니아 압축기가 여기에 도움이 될 것이다.

암모니아 외에, R744 압축기 랙도 이런 분야에는 효율적인 솔루션이다.

SCHAUFLER 아카데미 담당이사 Volker Stamer

R404A 냉매 대신 R448-449A 냉매를 사용하면 압축기 배출가스 온도가 높아진다. 이 경우 어떤 점에 주의해야 하는지?

R448A/R449A가 등엔트로피 지수가 더 높기 때문에 R404A에 비해 배출가스 온도도 더 높다. 가장 먼저 BITZER 소프트웨어에서 예상되는 최고 응축 온도에서 압축기 성능을 재계산한 후, 새로운 냉매로 배출가스 온도를 점검해야 한다.

적용 한계 수치상 추가 냉각이 필요하거나 배출 온도가 140°C 이상이라면, 실린더 냉각용 팬을 추가하거나 CM 모듈로 RI 냉매를 주입할 수 있다. 자세한 정보는 보수 지침서를 참고하면 된다.

CS 시리즈 같은 ECOLINE H 시리즈에는 확장된 적용 한계가 생기게 되는지?

ECOLINE H 시리즈는 R1234ze(E)의 경우, 응축 온도는 95°C, 증발 온도는 35°C로 한계온도가 확장된다. 이 냉매는 배출 압력이 높고 작업 자체가 임계 온도에 가깝게 이루어지므로, 그 이상은 확장되지 않는다. 응축 온도가 더 높은 경우에는 R1233zd(E)가 해결책이라 할 수 있다.

설계가 좋으면 냉매를 대량 충전하는 산업 플랜트를 건설하는 것이 지속가능한 방식이라고 볼 수 있는지?

산업용 대형 플랜트는 냉매가 다량 필요한 경우가 많다. 또한, 대형 플랜트는 언제나 설계가 좋아야 한다. 냉매를 선택할 때 이 분야에서 장기적으로 가용성이 있는지 고려해야 한다.

즉, 최소 30년은 사용할 수 있어야 한다. 대량의 R717(암모니아)이나 R290(프로판)을 예로 들면, 시스템 주변 환경에 따라 사용이 제한될 수 있다.

온도를 2°C(불활성 기체 냉각 플랜트의 경우)로 유지하는 만액식 증발기와 해양 냉각 플랜트에서 R22를 대체하기에 적합한 물질로 추천할 만한 물질은 무엇인지?

만액식 시스템에서 R22를 대체할 수 있는 물질은 많지 않다. 대체 냉매 혼합물은 만액 시스템에서 단일 요소가 분리될 위험이 항상 존재한다. R134a는 합리적인 솔루션처럼 보이지만, 동급의 냉각능력을 지니려면 압축기가 훨씬 커야 한다.

냉매보고서에서 R729와 R718를 제외한 이유는 무엇인지?

R729(공기)와 R718(물)은 극상의 천연 냉매일지는 모르나, 냉매 보고서 범위에서 다루는 전형적인 용도로는 일반적으로 현실성이 떨어진다. 그리고 보고서에서 모든 냉매 후보를 다룬 것은 아니다. 흔히 사용하는 냉매와 정적 냉각(stationary refrigeration), 공기조화, 히트펌프, ORC 사이클용 대체재에 중점을 두고 있다.

물론, 아주 특정한 시스템에서 R718이나 R729를 사용할 가능성도 있다. 주로 틈새 분야에서 이런 경우를 볼 수 있다. 그렇지만 그런 쪽에서도 필요한 엔지니어링 노하우나 시스템 기술, 응용 등은 매우 까다롭기 때문에 적합한 시스템 요소를 광범위한 규모로는 사용할 수 없다.

여담으로, R729는 독일 ICE 3 고속 열차의 객차 공기조화 시스템에 적용되면서 일반적으로 알려지게 됐다. 연구에 따르면, 이런 특정 조건에서 에너지 수요는 전통적인 증기압축 사이클에 비해 2~3배 정도 더 높다고 한다(Die Kalte & Klimatechnik Issue 6/2004).

저온용 냉매로 공기를 사용하면 어떤지?

예를 들어 초저온 분야에는 공기를 냉매(R729)로 사용할 수 있을 지도 모른다. 그러나 저온 시스템이나 다른 응용 분야에서 공기가 다른 압축 냉각 시스템처럼 냉매로서 효율이 좋다고 입증할 수 있는 확인된 자료는 아는 바가 없다.

BITZER 압축기로 R466A를 시험했는지?

BITZER는 자사의 GSD 스크롤 압축기에서 R466A를 시험해 효율성과 물질 호환성을 점검했지만, R466A용 압축기는 출시하지 않았다. R466A에는 요오드가 포함된 할로메탄인 CF3I가 있기 때문에 ODP가 작다. 요오드는 합금과 윤활제와 조합하면 반응성이 매우 높은 것으로 알려져 있기도 하다.