CO2 냉동기 글로벌 리딩기업이자 Beijer Ref group의 일원인 SCM FRIGO가 CO2 Transcritical System이 적용된 냉동창고 운영 현장의 높은 에너지절감 사례를 공유하며 업계의 이목을 끌고 있다. CO2 냉매의 최신 동향을 소개하는 R744.com은 2024년 1월 10일 이러한 내용을 주요 골자로 한 흥미로운 포스트를 게시했다.

지난해 9월 벨기에에서 개최된 ‘ATMOsphere(ATMO) Europe Summit 2023’에서는 기후위기 극복을 위한 자연냉매 기술의 최신 동향 및 성과를 공유하는 자리가 마련됐다.

ATMO Europe Summit 2023의 냉동시스템 연구 세션에서 SCM FRIGO의 R&D 엔지니어인 Federica Rossetti는 이탈리아 냉동창고 운영기업인 Sagat의 Andrea Zanchetta 대표와 공동으로 CO2 Transcritical System 설치사례 분석을 발표했다.

이탈리아 북부에 위치한 냉동창고 운영기업인 Sagat는 사용하고 있던 R404A 냉동시스템 일부를 CO2 Transcritical System으로 교체해 에너지비용, 기타 설비의 설치 및 유지보수, 운영비용 등을 절감했다. 이를 통해 R404A 대비 상승한 설비 비용은 4.7년 내 회수될 전망이다.

15년의 시스템 운영기간 동안 자본 및 운영비용 등을 포함한 생애주기비용(Life Cycle Cost, LCC)을 고려한다면 CO2 Transcritical System은 남아있는 R404A 사용 설비보다 7.4% 더 저렴할 것으로 예측된다.

이탈리아 냉동창고기업 Sagat, 2030년까지 CO2로 완전 교체

Sagat는 이탈리아 Treviso 지방에서 5만2,000m³ 규모의 냉동창고를 운영하고 있다. 지난 2019년 SCM FRIGO와 파트너십을 체결하며 20여 년간 사용해온 R404A 냉동시스템을 CO2로 전환하고 있다. Sagat는 오는 2030년까지 모든 냉동시스템을 CO2로 완전히 교체할 계획이다.

Sagat가 도입한 CO2 설비는 SCM FRIGO의 Transcritical Booster System 두 대로 가스쿨러 통합형 유니트로 구성돼 외부에 설치됐다. 증발온도 –32°C에서 5개 냉동창고, 총 1만6,000m³ 공간에 260kW(74RT)의 냉동용량을 공급한다.

또한 Sagat는 10대의 R404A 냉동기를 비교그룹으로 지정했다. ‘216Kw(61.4RT) @ 증발온도 -33°C’ 용량의 냉동창고 5개와 ‘180kW(51.2RT) @ 증발온도 0°C’ 용량의 적재구역이 포함된 총 3만6,000m³ 공간이다.

여름철 SCM FRIGO의 CO2 시스템의 월평균 에너지소비량은 2.9kWh/m³을, R404A는 2.8kWh/m³를 기록했다. 그러나 겨울철 에너지사용량은 1.6kWh/m³(CO2)와 2.2kWh/m³(R404A) 차이로 CO2시스템이 R404A보다 훨씬 뛰어난 성능을 나타냈다.

연간 기록을 종합하면 R404A는 월평균 2.7kWh/m³를, CO2는 2.2kWh/m³를 사용하며 CO2 시스템이 R404A보다 에너지를 평방미터당 19% 덜 사용했음을 확인했다.

Rossetti는 발표를 통해 “R404A 및 CO2 냉매 기반 시스템을 같은 현장에서 동시에 운영함으로써 두 기기의 성능을 면밀히 비교하고 에너지절감 효과를 문서화할 수 있었다”라며 “CO2 냉매는 가장 추운 달에 높은 성능을 보인 반면 가장 더운 달에는 최대 소비량을 기록했다”고 말했다. 이어 “R404A는 오직 기온이 25~27°C 이상일 경우에만 에너지절감 효과를 보였다”고 설명했다.

CO2 에너지 및 비용절감 효과 ‘탁월’

CO2 Trancritical System의 낮은 에너지소모량은 최종 사용자에게 주목할 만한 비용절감 효과를 유도한다.

최종 사용자들은 CO2 설비에서는 평방미터당 1.83유로를, R404A에서는 2.25유로를 지불하는 것으로 계산되며 Sagat는 2022년 6,800유로를 절감했다. 만약 Sagat가 현재 유지중인 나머지 R404A 설비를 CO2로 바꾼다면 연간 절감액은 1만5,200유로로 상승할 수 있다.

Rossetti는 “이러한 에너지비용 절감은 CO2의 높은 초기비용을 상쇄하는 데 도움이 된다”라며 “CO2 설비의 낮은 설치비용, 에너지절감에 따른 유지관리비 절감, 매우 저렴한 냉매비용 등 이점으로 균형을 이룰 수 있다”고 말했다.

Zanchetta는 “이번 설치사례로 CO2 설비의 에너지절감 효과를 확인함에 따라 남아있는 R404A 설비를 CO2 기술로 완전히 교체하는 계획을 수립할 수 있었다”라며 “또한 높은 기온이 CO2 성능에 미치는 영향을 감소시키는 기술에 대한 투자를 함께 진행할 예정”이라고 말했다.

이어 “이러한 계획은 2030년까지 기후중립 설비를 갖춘다는 우리의 최종 목표달성에 큰 기여를 것으로 기대된다”라며 “만약 R404A 설비와 비교한 CO2 시스템의 성능이 더욱 향상된다면 교체계획을 가속화할 것”이라고 강조했다.

SCM FRIGO ‘CO2 시스템 혁신 박차’

Rossetti는 “CO2시스템이 최적화됐지만 이는 ‘기본’적인 사이클이며 아디아바틱 가스쿨러(Adiabatic Gas Cooler) 혹은 이젝터 기술(Ejector Technology)을 추가 적용함으로써 성능을 향상시킬 수 있다”라며 “또한 그늘진 실외에 설치하거나 시스템 제상을 위한 열회수 시스템 도입함으로써 효율을 올릴 수 있다”고 덧붙였다.

CO2 냉동시스템은 지구온난화 가속에 영향을 미치고 있는 HFC를 대체할 수 있는 미래지향적이며 지속가능한 냉동솔루션으로 평가받고 있다.

이러한 견해를 바탕으로 한 SCM FRIGO의 자연냉매, 특히 CO2에 대한 노력은 시장에서 성과를 인정받고 있다. SCM FRIGO는 매년 2,200여개의 CO2 유닛을 공급하고 있으며 성장하고 있는 CO2 냉동시장의 요구에 부응하기 위해 생산능력을 지속적으로 확대하고 있다.

Rossetti는 “우리의 목표는 CO2 냉동시스템에 대한 연구, 설계, 생산 전반에 대한 혁신을 지속하는 것”이라고 강조했다.

한편 SCM FRIGO는 2005년 처음 자연냉매 사업을 시작했으며 2011년 Beijer Ref group에 합류했다.