그동안 정부나 지방자치단체의 무관심 속에서 온실가스이면서도 대기로 대부분 방출되던 ‘재충전금지 일회용 냉매용기’ 내 잔여 냉매와 용기를 손쉽게 회수하고 안전하게 재사용할 수 있는 기술이 세계 처음으로 국내에서 개발, 상용화됐다.

폐냉매 정제재생 전문기업 오운알투텍(대표 황병봉)은 중소기업 환경자원화 연구과제로 ‘재충전금지 일회용 냉매용기 잔여가스 회수기’를 최근 개발했다.

이 장비는 냉동기나 에어컨 등의 유지보수나 자동차 에어컨 수리 시에 냉매 재충전용으로 사용하는 ‘재충전금지 일회용 냉매용기’의 잔여가스를 냉매종류별로 교차오염 없이 자동으로 회수해 재활용하고, 용기는 압축해 고철로 재활용할 수 있도록 고안됐다. 기존에는 잔여 냉매 회수와 용기 압축을 별도의 기기로 각각 진행해 번거롭고 시간도 많이 걸리는 단점이 있었다.

‘재충전금지 일회용 냉매용기(이하 일회용 냉매용기) 잔여가스 회수기’는 냉매용기 5개를 한 번에 처리할 수 있도록 용기 거치대, 냉매회수재생저장장치, 로봇이송장치, 압축프레스 등으로 구성돼 있다. 또 용기 수거 단계에서부터 회수 및 재생 전 공정을 IoT기술을 접목한 모니터링 시스템을 구축, 모든 데이터가 일괄 관리된다. 처리대상 냉매는 R22, R134a, R410A 3종류이며 하루 800개의 냉매용기를 처리할 수 있으며 회수물류용 롤테이너 2000여개를 보유하고 용기보관효율과 물류운반성을 높였다. 회수된 냉매는 불응축가스와 수분 분리 등을 거쳐 냉매 성상에 따라 정제 후 재활용된다.

황병봉 대표는 “일정한 주기로 용기검사를 진행하는 다회용 냉매 전용 용기와 달리 재충전금지 일회용 냉매용기는 충전돼 있는 냉매만사용 후 배출자에 따라 사업장 일반폐기물 또는 생활폐기물로 폐기물처리업 허가업자에게 위탁처리해 기체 상태의 잔가스를 완전히 회수해야 한다.”면서 “일회용 용기 한 개를 위탁폐기 처리하면 소나무 30그루가 연간 회수하는 이산화탄소 양보다 많은 온실가스를 감축할 수 있다.”고 강조했다.

이어 “일회용 냉매용기 폐기 시 스마트폰에 오운알투텍의 위탁처리 앱을 내려받아 실행하면 전국 어디서든 요청 시 용기 전량을 회수해 남아 있는 가스상 냉매를 환경적이고, 안전하게 처리해준다.”고 밝혔다.

재충전금지 일회용 냉매용기 연간 110만개 유통

현재 국내에서 수입·생산돼 적용되는 HFCs와 HCFCs 냉매를 합하면 대략 3만5,000톤이다. 이것을 CO2톤으로 환산하면 약 6,300만톤 정도로 우리나라 전체 온실가스 감축 목표인 5억3,600만톤의 약 12%에 해당한다. 1년에 내연기관 자동차 3,000만 대를 운행하면서 배출하는 온실가스와 맞먹는 양이다.

현장에서는 냉동기 유지보수 및 자동차 에어컨 수리 후 보충용으로 재충전금지 일회용 냉매용기(이하 일회용 냉매용기)를 많이 사용하고 있다. 이동이 간편하고 안전성과 작업 편의성으로 인해 대용량으로 충전하는 경우를 제외하고는 대부분 일회용 냉매용기를 사용한다.

한국가스안전공사의 ‘연도별 일회용 냉매용기 제품검사 처리 현황’에 따르면 2015년 81만개, 2017년 93만개, 2020년 110만여 개가 사용되는 등 일회용 냉매용기로 사용되는 냉매량은 점점 증가하는 추세다.

국내 냉매 총생산량(제조량+수입량)에서 일회용 냉매용기로 유통되는 냉매량은 2017년 3만4,998톤 중 1만4,305톤(41%), 2018년 3만6,439톤 중 1만7,865톤(49%), 2019년 3만4,372톤 중 1만7,110톤(50%)으로 보충용 불소계 온실가스 냉매는 매년 최대 1만7,110톤이 대기로 누출돼 연간 이산화탄소 환산톤으로 약 2,224만톤이 누출되고 있다.

황병봉 대표는 “국내에 수입되는 일회용 냉매용기는 한국가스안전공사에서 고유번호 라벨을 부착해 수입량이 관리되고 있다.”면서 “보충용 일회용 냉매를 기계적 결함 등으로 인한 누출 보충용으로 사용했다면 어디에선가 그만큼의 이산화탄소 환산톤이 대기로 누출되고 또 대부분 사용한 일회용 냉매용기는 방치되거나 부적절하게 잔여 냉매를 대기로 버리고 고철로 처리되는 악순환이 반복되고 있다.”라고 언급했다.

환경부 관련 법규에 따르면 사용 완료한 재충전금지 일회용 냉매용기는 냉매물질이 일부 잔존한 상태라면 고철로 분류할 수 없으며 사업장폐기물인 경우 영업대상 품목 폐기물처리허가를 받은 전문업체에서 처리하도록 되어 있다. 폐기되는 일회용 냉매용기의 냉매는 용기 내 압력에 의해서만 배출되므로 대기압 또는 충전대상 기기 내 압력과 용기 내 압력이 비슷한 수준에 도달하면 더 이상 유출이 불가능해지고 잔여량이 남게 된다.

황병봉 대표는 “냉매용기는 보통 공기와 수분 유입을 방지하기 위해 증기압이 대기압보다 높게 설계돼 있어 평균 HFC-134a는 1.194kg, HFC-410A는 1.510kg이 잔류한다는 연구 결과가 있다.”면서 “일회용 냉매용기 당 약 7~9%의 잔여 냉매가 남는데 국내에 연평균 수입되는 110만 개를 감안하면 연간 1,518톤의 냉매가 대기 중으로 방출되고 이로 인해 연간 303만톤CO2-eq의 온실가스가 배출되므로 향후 정부의 불소계 온실가스(F-gas) 규제 강화와 탄소중립 목표에 올바른 기여를 할 수 있는 ESG산업이다.”라고 강조했다.

잔여냉매 회수처리설비 운영 위해 지자체와 민간기업 협업 절실

냉매는 소량이라도 공기 중에 누출될 경우 온실가스 유발효과가 크므로 잔여 냉매를 회수하고 고철용기에 대한 순환자원화를 반드시 시행해야 한다. 하지만 일회용 냉매용기 회수처리에 대한 인식 부족으로 적절한 처리가 이루어지지 않고 대기로 무단 방출되고 있는 게 현실이다.

일회용 냉매용기에 냉매물질이 일부 남아 있는 경우, 고철로 분류할 수 없지만 현재 냉매가 남아 있는 상태로 고철업체로 인계되고 있으며 이마저도 용기 무게(3〜4㎏)에 비해 부피(2.8〜4L)가 커 고철업체에서도 환영받지 못하고 있다. 연평균 수입되는 110만 개의 일회용 냉매용기는 20ft 컨테이너 1,350대 분량에 달한다. 15톤 화물 트럭으로는 800개 정도 적재되지만 고철 무게는 2.4톤에 불과해 운반비용 대비 수익측면에서 사업성이 떨어져 환경적 회수처리가 안 되고 있다.

황병봉 대표는 “냉동공조 업체에서 배출되는 일회용 냉매용기는 생활폐기물로 분류돼 폐기물관리법(제14조 1항)에 따라 지방자치단체장이 처리해야 한다는 규정이 엄연히 있는데도 처리 주체인 지방자치단체장은 온실가스 저감을 위한 환경적 책임을 이행하지 않고 손을 놓고 있다.”고 안타까움을 토로했다.

이어 “매년 110만 개 이상씩 유통되지만, 적정처리를 위한 회수가 이루어지지 않고 있는 일회용 냉매용기에서 대기오염과 온실가스를 유발하는 잔여 냉매를 회수하고 용기를 순환 자원화하는 기술개발이 이루어진 만큼 이를 활용한 온실가스 감축사업이 이루어질 수 있도록 지방자치단체 및 환경부의 정책적 지원이 필요하다.”고 강조했다.

특히 일회용 냉매용기의 물류운반에 대한 경제적 효율성을 고려해 온실가스 잔여 냉매 회수처리설비 운영의 처리 주체인 지방자치단체 및 광역시(도)와 민간기업의 협업도 하나의 방안으로 제시했다.

오운알투텍은 이를 위해 최근 개발한 ‘재충전금지 일회용 냉매용기 잔여가스 회수장비’ 가 실질적인 온실가스 감축에 활용될 수 있도록 소형 제품 상용화도 준비를 마친 상태다.

국내 에어컨 업체 중 LG전자만 폐냉매용기 폐기물처리

국내 에어컨 제조업체의 신규 설치용 HFCꠓ410A 냉매용기 약 10만 개를 제외하면 100만 개 정도가 누출 보충 등 유지보수용이다. 이를 감안하면 대기로 버려지는 온실가스량은 지난해 최대 3천여 만톤, 지난 10년간 최소 2억3천여 만톤이 된다.

한국환경공단 All-baro시스템에 따르면 국내 에어컨 업체 중 LG전자만 일회용 냉매용기를 폐가스처리업체에 연간 2만 개 정도 위탁처리하고 있었으며 다른 에어컨 업체들은 일회용 냉매용기의 폐기물처리 실적이 전무한 것으로 나타났다.

황병봉 대표는 “잔여 냉매를 회수해 국내 KS규정(KS I 3004) 기준요건에 부합하는 재생냉매를 생산하면 냉매 수입량 최대 1,500톤 감축과 50억원의 수입대체 효과를 거둘 수 있다.”며 “대기로 버려지는 불소계 폐냉매를 회수, 재생해 우선적으로 사용할 수 있도록 인센티브 등 제도적 뒷받침도 시급하다.”고 강조했다.

이어 “산업부는 오촌층보호법 및 기후변화유발물질의 수입 규제 업무에 국한돼 있고 환경부는 대상물질에 대해 사후 규제만 할 뿐 사용 전·후 단계의 국가적 총량 관리와 처리 대안에는 손을 놓고 있다.”면서 “산업부의 규제물질 수입쿼터 선정기준에 재생냉매가 우선 사용될 수 있도록 수입쿼터 실적으로 적용시키는 정책적 지원도 필요하다.”고 언급했다.

냉매의 적정한 관리를 위해 개정된 대기환경보전법 개선 필요성도 제기했다.

대기환경보전법 개정 시 ‘고압가스안전관리법’에서 관리하는 1일 냉동능력 20톤 이상의 기기로 관리범위를 정하다 보니 1일 냉동능력 20톤 미만이거나 R-11 & R-123 냉매를 사용하는 기기는 관리대상에서 제외됐다.

황병봉 대표는 “향후 불소계 냉매의 관리를 강화하기 위해 1일 냉동능력 20톤 미만이거나 R-11 & R-123 냉매를 사용하는 기기에 대한 관리도 단계적으로 확대해 나가야 한다.”면서 “냉매 회수업 등록제를 통해 정비단계에서 냉매의 무단 배출을 막을 수 있을 것으로 기대되지만 누출에 대한 규제가 없어 현행법으로는 무단 배출을 누출로 기록해도 막을 방법이 없다.”고 관련법 강화 필요성도 언급했다.

우리나라에서 사용하는 냉매는 사실상 전량 수입에 의존하고 있다. 수입 냉매를 줄이는 방안은 회수된 냉매를 재생해 재활용하는 것으로 냉매 관리의 한 축이 재생이기도 하다.

황병봉 대표는 “늦었다고 생각할 때가 가장 빠른 때라는 말도 있듯히 불소계 온실가스 폐냉매에 대한 환경산업적 순환자원 지원정책에 환경부가 적극적으로 나서야 한다.”면서 “온실가스 냉매의 대기 방출 없이 회수, 재사용, 재생 사이클을 이어 나가고 법률적인 규제도 필요하지만 이해관계자들과 재생산업의 생태계를 조정하는 환경적 적정처리 순환자원 지원정책이 주어질 때, 재생냉매를 통한 수입 대체효과, 재생산업을 통한 신규 고용 창출 및 건강한 지구 자연환경을 유지할 수 있을 것”이라고 강조했다.

오운알투텍은 어떤 기업

2009년 폐자동차 냉매회수 전용장비 제작 및 공급 전문기업으로 설립된 오운알투텍은 2013년 3월 법인으로 전환하며 폐냉매 정제재생 처리전문기업으로 탈바꿈했다. 2014년 2월 환경부로 부터 폐기물종합재활용업 허가를 받고, 같은 해 6월 국내 최초 정제재활용 기술로서 폐가스처리업 등록 및 정제냉매 판매를 위해 고압가스 일반제조 및 충전, 판매허가를 받았다.

오운알투텍은 2014년 3월부터 한국표준과학연구원과 히든챔피언 공동과제 수행을 통해 냉매 분석기술을 확보했으며 2015년 9월부터 환경부 Non-CO2온실가스저감기술개발사업단의 폐냉매처리 연구과제 PHASE-1을 통해 폐냉매 회수장비 및 정제재생 기술을 개발했다. 또 2016년 10월부터 산업통상자원부의 대체물질활용기술개발사업을 통해 이동이 가능한 냉매회수 및 정제장치 개발 성과도 거두었다.

2017년에는 환경부 Non-CO2온실가스저감기술개발 2단계(PHASE-2) 사업 연구과제를 수주, 2019년 세계 두 번째이자 아시아에서 유일하게 ‘교차오염 및 혼합냉매 고순도분리 정제 플랜트 및 관련 기술’을 개발, 상용화했다.

이 플랜트는 연속식이며 대용량으로 교차오염냉매의 고순도 분리정제가 가능한 기술이 적용돼 순도 99.5% 이상의 재생냉매 품질을 확보할 수 있다.

오운알투텍은 일련의 연구개발 활동을 통해폐냉매 회수 및 정제 관련 다수의 특허 등록을 마쳤다.

이런 폐냉매 정제분야의 연구성과와 기술의 우수성을 인정받아 녹색기술인증 획득을 비롯해 디지털 이노베이션 대상 및 환경부장관표창, 환경산업기술원장상을 수상했다.

오운알투텍은 국책연구개발 사업을 수행하면서 △폐냉매 전처리설비 △연속식 혼합냉매 정제설비 △단일냉매 정제설비 △Batch type 혼합냉매 정제설비 △고압냉매 대용량 회수정제 장비 △이동형 냉매회수 재주입 장비 등 주요 폐냉매 재생 및 정재설비를 속속 개발, 상용화했다.

폐냉매 전처리설비는 2018년에 Non-CO2온실가스저감기술개발 2단계 사업을 통해 증축한 설비로 공조설비, 폐차장, 전기전자 제품 리사이클링센터 등에서 회수한 폐냉매에서 수분, 불응축가스, 오일, 불순물(입자) 등을 제거해 사용하지 않은 냉매품질 이상으로 정제재생한다. 하루 5톤의 냉매를 정제처리 가능하며, 정제된 냉매의 순도분석(Gas Chromaꠓtography/ GC)을 통해 단일냉매인지 2가지 이상의 냉매가 혼합된 교차오염 냉매인지 판단할 수 있다.

연속식 혼합냉매 정제설비는 하루 5톤의 폐혼합냉매를 고순도 분리정제를 통해 순도 99.5% 이상의 냉매로 정제, 생산한다.

단일냉매 정제설비는 입고된 폐냉매에서 수분, 오일, 불순불을 제거한 후 정제된 냉매를 GC로 분석해 2가지 이상의 냉매가 섞인 교차오염냉매인지, 기타 냉매로 오염되지 않은 단일냉매인지 판단, 단일냉매일 경우, 단일냉매 정제설비만 거쳐 재생냉매로 출고 가능하고 혼합냉매일 경우 혼합냉매 정제플랜트설비로 2차 공정을 진행한다.

황병봉 대표는 “폐냉매 정제 및 재생/파괴 플랜트 공정에서 공정품질을 유지하기 위한 가장 기본적이고 중요한 파트가 분석기술 및 인적분석 인프라”라며 “우리는 폐냉매의 성상과 불순물 유무를 테스트하고 분석할 수 있는 분석장비(Agilent, Shimadzu, SRI GC와 GCꠓMASS)와 기술노하우를 갖추고 있는 국내에 몇 안 되는 업체 중 하나”라고 강조했다.

뿐만 아니라 보유하고 있는 2기의 Batch Type 혼합냉매 정제설비는 단일냉매 정제설비를 거쳐 불순물이 제거된 냉매성분만 남은 상태로 2가지 이상의 냉매 종류가 혼합되어 있을 경우, 2차 공정(혼합냉매 정제공정)을 통해 각각의 냉매로 고순도 분리정제한다. 연속식 혼합냉매 정제설비에 비해 정제시간이 오래 소요되지만 혼합비율이 높을 경우에도 분리정제 설비운전 비용 경제성이 확보되는 특징이 있다.

고압냉매 대용량 회수정제 장비는 압축기 한 대로 여러 종류의 냉매를 회수 및 정제 재생할 수 있다. 일반적인 회수장비와 달리 범용 2단 오일레스가스 콤프레셔를 사용한 불응축가스, 산분, 수분, 오일이 제거 가능한 장비로 공조설비 및 냉동기에서 유지보수를 위해 냉매회수/재주입이 종종 필요한 곳에 설치해 사용할 경우 냉매 구입비용 절감 및 냉동기 효율 증대로 전력비를 줄일 수 있다. 사용자의 편의사항 증대를 위해 HMI를 가독성 높게 표현했다.

이동형 냉매회수 재주입 장비는 Batch Type 혼합냉매 정제설비와 유사한 장비로 기존 회수장비와 달리 냉매회수현장에서 회수 및 재주입이 동시에 가능하다. 회수업자의 편의를 위해 이동이 가능한 것이 장점이다.

오운알투텍은 현재 전국 자동차해체재활용업체 중 80% 이상의 폐차장 및 전기전자제품 자원순환센터 사업장, 그리고 일반산업체와 공조설비로부터 폐냉매를 회수해 정제냉매를 생산하고 있다. 그동안 불소계 온실가스(F-gas) 폐냉매 952톤 회수·재생해 이산화탄소(CO2-eq) 167만 톤을 감축하는 성과를 거두었다.

오운알투텍은 2030년 매출 500억원 목표를 세우고 있다. 이를 위해 한국남부발전, SK인천석유화학과 ‘폐냉매(HFCs) 회수·재생 온실가스 감축사업 공동협력’을 추진하고 있다. 또한 최근에는 자동차정비전문정비사조합과 온실가스 감축 일환으로 재충전금지 일회용 HFC-134a 냉매용기 위탁처리 업무협력도 맺었다.

특히 폐냉매 정제 및 재생사업의 원활한 사업진행을 위해 수도권에 1000평 규모의 공장 건설도 추진 중이다. 또 ‘재충전금지 일회용 냉매용기’ 사용이 많은 베트남 등 동남아 시장 진출도 모색하고 있다.

황병봉 대표는 “폐냉매 정제 및 재생은 온실가스 감축 사업으로 현재 6만톤의 탄소배출권을 확보하고 있다.”면서 “앞으로 사업 확장 여부에 따라 많은 양의 탄소배출권을 확보할 수 있어 수익 창출로 이어질 것으로 예상된다.”고 밝혔다.