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대표적인 냉매로는 암모니아, 프레온(다이클로로이플루오로메탄), 메틸클로라이드 등이 있으며 초저온으로 내리기 위해서는 액체헬륨, 액체 수소, 액체 질소를 사용한다.
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에어컨 냉매가스 정의와 종류 – 교통뉴스
냉매의 정의 와 종류 (0831).hwp · 1) R-502 (48.8%R-22/51.2%R-115) · 2) R-511A · 3) R-512A · 4) R-404A(44%R-125/52%R-143a/4%R-134a) · 5) R-407C(23%R-32 …
Source: www.cartvnews.com
Date Published: 2/19/2022
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에어컨 구형냉매의 종류 R-22 (K-22) 이것이 프레온가스
에어컨 구형냉매의 종류 R-22 (K-22). 에어컨 가스를 직접 주입하시는 분들이 간혹계신데요. 저도 전직이 모텔을 운영하다보니 여름철에 직접 에어컨 …
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Date Published: 1/12/2021
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[창간특집] 세계적인 냉매 규제, 우리는 – 투데이에너지
대표적인 냉매로는 자동차 에어컨, 가정용 냉장고에 사용되는 R134a, 천장형 에어컨에 사용되는 R410A, 냉동탑차에 사용되는 R404A 등이 있다. 이 냉매는 …
Source: www.todayenergy.kr
Date Published: 11/28/2022
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냉매의 종류와 장단점 > 기술문의 게시판 – CH공조
2) 냉동능력은 프레온 냉매 중 가장 좋으며 소형에서 대형까지 폭넓게 사용. 3) 왕복동식 에어컨에 사용되며 저온용 냉동장치에도 사용. 4) 1단 압축으로 암모니아보다 …
Source: chis.co.kr
Date Published: 12/1/2021
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[스크랩] 에어컨냉매 종류 – Daum 블로그
에어컨냉매들 에어컨과 냉장고용과의 차이는 크기와 용도에 따라 같을 수도 있습니다. 냉매의 종류는 수십가지이고 화학적 기호에 들어있는 성분에 …
Source: blog.daum.net
Date Published: 9/12/2022
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에어컨냉매 검색결과 – G마켓
냉매게이지 호스 R22 R134호스 매니폴드 에어컨게이지 연관상품 8개연관상품 닫기 · 에어컨 매니폴드게이지 신냉매 구냉매 겸용 냉동 R22 에에호스 에어콘 연관상품 29개 …
Source: browse.gmarket.co.kr
Date Published: 10/10/2022
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- Date Published: 2021. 9. 27.
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에어컨 냉매가스 정의와 종류
1. 냉매의 정의 냉매란 냉동 사이클에서 사용되는 증발하기 쉬운 작동유체로서 저온부의 열을 빼앗아 고온부에 운반해주는 매체를 말한다.
냉동 사이클에서는 저온부(증발부)에서 증발할 때 주위로부터 흡수한 열을 고온부(응축기)에서 방출시키는 작동유체를 역할을 한다.
2. 냉매의 필요 요건 냉매로 쓰이는 액체는 액체의 종류에 따라서 고유의 특징이 있으나 필요 요건은 다음과 같은 요건을 가져야한다.1) 독성이 없어야한다.
2) 부식성이 없어야 한다.
3) 저온서 증발압력이 대기압보다 높아야 하고, 상온서 응축압력이 낮아야한다. 4) 동일한 냉동능력을 내는 경우에는 소요 동력이 적어야한다. 5) 증발잠열이 크고 액체의 비열이 작아야한다. 6) 임계온도가 높고 응고온도가 낮아야 한다. 7) 동일한 냉동능력을 내는 경우에 냉매 가스의 비체적이 작아야한다. 8) 화학적으로 안정하고 냉매증기가 압축열에 의해 분해되지 않아야한다. 9) 액상 및 기상의 점도는 낮고, 열전도도는 높아야 한다. 10) 냉동유와 잘 혼합되기도 하고 분리도 잘 되어야 한다.
11) 냉동유를 열화 시키지 말아야 한다. 12) 전기 저항이 크고 절연파괴를 일으키지 않아야한다. 13) 가격이 저렴하고 운반과 구입이 용이해야한다 14) 오존층 파괴와 지구 온난화에 영향을 주지 않아야한다. 그러나 상기와 같은 구비조건을 만족하는 이상적인 냉매는 존재하지 않는다. 따라서 냉동/공조 시스템 설계시 사용 할 냉매를 선택할 때는 압축기의 종류, 증발온도와 압력 및 응축온도와 압력 등의 열역학적 조건에 따라 냉동/공조 시스템의 성능을 신중히 고려하여 선택하여야한다. 최근 들어서는 열전달 성능 이외에도 에너지를 절감 시킬 수 있는 냉매를 사용 조건하에서 우선적으로 선택되어지고 있으며, 화학적 안정성, 인체에 대한 독성, 대기오염 및 환경 문제, 가격 등의 적합성 등을 먼저 고려되어지고 있다. 3. 냉매의 종류 냉매는 일반적으로 할로겐화합물,탄화수소,유기화합물,무기화합물 등 4 가지 종류의 화합물 중 한가지 이며 냉매의 종류는 다음과 같이 분류할 수 가있다. 1) 물(H₂O) 2) 공기(Air)3) 암모니아(Ammonia NH₄) 4) 할로겐(Halogen) 화합물 냉매 5) 탄화수소냉매(Hydrocarbon) 6) 이산화탄소(CO₂) 7) 혼합냉매 (공비혼합냉매, 비 공비혼합냉매) 3-1. 할로겐 화합물 냉매의 종류
할로겐 화합 물질은 불소(F),연소(Cl), 요오드( I ),브롬(Br) 등이 있으며, 할로겐 화합물을 누출 시키면 불꽃에서 푸른빛이 나오는 성질이 있다. 이러한 특성을 이용하여 할로겐 화합물 냉매의 누출을 찾는데 활용되기도 한다.1) CFC(Chlorofluorocarbon) 염화 불화 탄소
분자 중에 염소를 포함하고 있으며, 화학적으로 안정된 냉매이다. 그러나 지구온난화 지수(GWP=Global Warming Potential)가 매우 높다. 특히 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 매우 높아 몬트리올 협약에 의해 1996년부터 사용이 금지 되었으며, 현재는 생산도 중단 되였다,
예) R-11, R-12, R-113
2) HCFC( Hydrochlorofluorocarbon) 수소 염화불화 탄소
분자 중에 염소를 포함하고 있지만 수소를 포함하고 있는 물질로 대체적으로 분해가 잘 되어 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 CFC 냉매에 비해서 낮다. 그러나 지구온난화 지수(GWP=Global Warming Potential)는 높아 이 냉매도 2030년에 전폐될 전망이다.
예) R-21, R-22
3) HFC( Hydrofiuorocarbon) 수소 불화 탄소
분자 중에 염소를 포함하고 있지 않아서 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)는 없지만 지구 온난화 지수(GWP=Global Warming Potential)는 높아 교토 협약에 의해 규제 대상 냉매이다.
예) R-134a
4) HFO( Hydrofiuoroolepin) 수소 불화 올레핀
오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 0 이고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)도 4 이하이며, 약 가연성(A2 Level) 이다. 그러나 고가이다. 최근 들어 자동차 에어컨용에 사용되고 있다.
예) R-1234yf
3-1-1. 할로겐 화합물 냉매별 특성1) R-11(CCL₂F)
– 비등점이 높고 (대기압 하에서23.7℃) 저압이 낮은 냉매로 비중이 크다. – 터보 냉동기용으로 사용되며 대용량 에어컨에 사용된다. – 오일을 잘 용해하므로 오일 세척용으로도 많이 사용한다.
– 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 1 이고, 지구 온난 화지수(GWP=Global Warming Potential)가 4,750으로 1996년부터 사용 이 금지된 냉매이다. 2) R-12(CCL₃F)
– 화학적으로 매우 안정적이어서 냉동 시스템에 널리 사용되어왔다.- 소형 냉장고, 가정용 중 대형 냉장고, 김치 냉장고, 아이스메이커, 정수기, 냉 온수기, 소형 에어컨, 자동차 에어컨 등 광범위하게 사용이 된다. – 냉동능력이 매우 좋다.
– 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 1 이고, 지구 온난 화지수(GWP=Global Warming Potential)가 10,890으로 1996년부터 사 용이 금지된 냉매이다. 3) R-13(CCLF₃)
– 대기압에서 비등점 -81.5℃ 임계온도 +28.8℃ – 비등점이 대단히 낮아 2원 냉동 장치 초저온 냉매로 사용되며 -100 ℃ 정도의 초저온 장치에 이용이 된다.
– 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 1 이고, 지구 온난 화지수(GWP=Global Warming Potential)가 14,420으로 1996년부터 사 용이 금지된 냉매이다. 4) R-113(C₂CL₃F₃)
– 대기압에서 비등점 47.6℃ 임계온도 214.1℃ 응고점 -35℃ 포화 압력이 대단히 낮다. – 소용량 밀폐 형에서부터 대용량 터보 냉동기까지 폭넓게 사용이 된다.
– 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 1 이고, 지구 온난 화지수(GWP=Global Warming Potential)가 6,130으로 1996년부터 사 용이 금지된 냉매이다. 5) R-114(C₂CL₂F₄)
– 대기압에서 비등점 3.6℃ – 회전 압축기 소형냉장고 크레인 조정실 에어컨용으로 사용된다.
– 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 1 이고, 지구 온난 화지수(GWP=Global Warming Potential)가 10,040으로 1996년부터 사 용이 금지된 냉매이다.
6) R-134a( CH2 FC F3)
– 몬트리올 협약에 의해 CFC가 전폐되어 R-12대체 냉매로 개발 되어진 냉 매이다.
– 비 가연성이며,Mineral Oil(광유)에는 적합하지 않아 PAG Oil을 사용하여 야 한다.
– 냉장고용이나 자동차 에어컨용으로 쓰이고 있다.
– 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)는 없지만 지구 온 난화지수(GWP=Global Warming Potential)가 1,430으로 아주 높아 교토 협약에 의해 규제 대상 냉매이다.
7) R-1234yf
– 교토 협약에 의해 지구 온난화 지수가 높은 HFC 도 규제되어 R-134a 대 체 냉매로 개발 되어진 냉매이다.
– 약 가연성(A2L Level) 이며, Mineral Oil(광유)에는 적합하지 않아 PAG Oil을 사용하여야 한다.
– 냉장고용이나 자동차 에어컨용으로 쓰이고 있다.
– 현재 생산량이 적어 고가이다.
– 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)는 없고, 지구 온 난화지수(GWP=Global Warming Potential)가 4 이하로 아주 낮아 환경 친화적이긴 하나 독성에 관한 안전은 검증되지 않았다.
8) R-22( CHCLF₂)
– 대기압에서 비등점-40.8 응고점 -160℃ 임계온도 96℃ – 냉동능력은 할로겐 화합물 냉매 중 가장 좋으며 소형 에어컨에서 대형 에 어컨까지 폭넓게 사용되어지고 있다. – 왕복동식 에어컨에 사용되며 저온용 냉동장치에도 사용된다. – 1단 압축으로 암모니아보다 낮은 온도를 얻을 수 있고 2단 압축에 의해서 극저온을 얻을 수 있다.- 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 0.05 이고, 지구 온 난화지수(GWP=Global Warming Potential)가 1,810으로 2030년부터 사 용이 금지된 냉매이다.
3-1-2. 할로 카본 냉매의 장점1) 가연성이 없다.
2) 화학적으로 안정적이다. 3) 무색, 무취, 무독성이다 4) 부식성이 없다.
5) 냉동유와 용해를 잘한다. 6) 비등점의 범위가 넓어 사용이 용이하다. 7) 취급과 구입이 비교적 쉽다.3-1-3. 할로 카본 냉매의 단점1) 700℃ 이상의 화염에 연소되며 독성가스가 발생하여 질식할 수 있다. 2) 오존층을 파괴하고 지구온난화지수가 높아 지구환경 규제 냉매이다. 3) 수분이 침투하면 금속에 대한 부식이 발생할 수 있다.4) 천연고무나 수지를 부식시킨다. 3-2. 탄화수소냉매( Hydrocarbon)
탄화수소( Hydrocarbon)냉매는 탄소와 수소만으로 구성된 냉매이며, R-600a(이소부탄), R-290(프로판), R-1270(프로필렌) 등이 있다.
이 냉매는 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)도 0 이고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)도 3 이하로 아주 낮으며, 에너지 절감 효과가 뛰어나 전 세계에서 냉장고와 정수기 등에 사용하고 있다.3-2-1. 탄화수소냉매의 장점 1) 탄화수소 냉매는 독성이 없고 화학적으로 안정하다. 2) 광유(Mineral Oil)에도 용해도가 좋아 적합하다. 3) 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 없고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)도 3 이하로 아주 낮아 환경 친화적이다.4) 비체적이 다른 냉매보다 크기 때문에 냉매 주입량이 적어진다. 3-2-2. 탄화수소 냉매의 단점 1) 가연성이 있어 사용 중 발화나 폭발의 위험성이 있다. 2) 인화성 물질을 피해야 하며 열이나 화기를 피하여 취급해야 한다.
3-3. 탄화수소 냉매들의 특성
1) R-600a(Iso-Butane)
반드시 99.55 이상의 고 순도이어야 하며, 비등점이 -11.7℃ 이고, 분자량이 적어 냉매 주입량이 적다.
오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)도 0 이고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)도 3 이하로 아주 낮아 매우 친환경적이다.
이 냉매는 가연성 등급이 A3임에도 불구하고 냉장고용 냉매로 전 세계적으로 사용하고 있다.
2) R-290(Propane)
반드시 99.55 이상의 고 순도이어야 하며, 비등점이 -42.1℃ 이고, 분자량이 적어 냉매 주입량이 적다.
오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)도 0 이고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)도 3 이하로 아주 낮아 매우 친환경적이다.
이 냉매는 가연성 등급이 A3임에도 불구하고 유럽에서는 가정용 및 산업용 에어컨 냉매로 사용하도록 권장하고 있다.
3) R-1270(Propylene)
반드시 99.55 이상의 고 순도이어야 하며, 비등점이 -47.7℃ 이고, 분자량이 적어 냉매 주입량이 적다.
오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)도 0 이고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)도 3 이하로 아주 낮아 매우 친환경적이다.
이 냉매는 가연성 등급이 A3이고, 냉각탑차, 쇼케이스 등의 냉매로 사용할 수 있다.
3-4. 암모니아(Ammonia R-717)NH₄ 암모니아는 우수한 열역학적 특성 및 높은 효율을 지닌 냉매이다. 제빙 냉동, 냉장 등 산업용의 증기 압축식 및 흡수식 냉동기의 냉매로 오래 전부터 많이 사용되어왔다. 그러나 작동 압력이 다소 높고 인체에 해로운 유독성이 있어 위험하다. 산업용 대용량 시스템에서 주로 사용되어왔으며 소형에는 특수한 목적에만 사용 되어왔다. 3-4-1. 암모니아 냉매의 장점 1) 냉동효과가 매우 크다. 2) 설치비와 유지 보수비용이 적다. 3) 전열효과가 크다.4) 가격이 저렴하다. 3-4-2. 암모니아 냉매의 단점 1) 독성가스이며 취급에 아주 주의 하여야 한다.
2) 가연성이기 때문에 취급에 주의해야한다.
3) 특수한 장소에 보관하여야 한다. 4) 철 이외에 금속 및 비금속 재료에 부식성을 갖는다.5) 냉동유와 용해하지 않기 때문에 냉동유 회수가 힘들다.
6) 수분에 의해서 에멀존 현상을 일으킨다. 7) 비열비가 높아 토출 가스의 온도상승으로 실린더를 냉각시키는 장치가 필요하다. 3-5. 물 (H²O, R-718) 물은 무엇보다도 인체에 해가 없고 자연에 대해 친환경적인 가장 큰 장점을 가진 냉매이다. 이러한 특성 때문에 일부 분야에서는 공기조화용 냉매로 널리 사용되고 있다. 그러나 동결점이 매우 높고 비체적이 커서 증기 압축식 냉동기에는 부적합하다. 3-5-1. 물 냉매의 장점 1) 자연에서 쉽게 구할 수 있다.
2) 친환경적이다. 3) 독성이 없고 인체에 무해하다. 4) 가격이 저럼하고 취급에 별다른 주의를 요하지 않는다. 3-5-2. 물 냉매의 단점 1) 비체적이 크다.
2) 동결점이 매우 높다. 3-6. 공기(Air. R-729) 공기는 친환경적인 냉매로서의 장점은 있으나 냉동 효과가 적어서 주로 항공기내부의 공기조화나 공기 액화 등 사용 되고 있다.
3-6-1. 공기냉매의 장점
1) 자연에서 쉽게 구할 수 있다. 2) 환경 친화적이다.
3) 독성이 없어 인체에 해가 없다.
4) 가격이 저렴하다.3-6-2. 공기냉매의 단점
1) 소요 동력이 크고, 성적계수(COP=Coefficient of Performance)가 낮다. 2) 사용범위가 극히 제한적이다.(항공기 내부의 공기조화용) 3) 저장 취급에 별도의 압축시키는 장치가 있어야한다. 3-7. 이산화탄소(CO₂) 이산화탄소(CO₂)는 할로카본 냉매가 사용되기 전 암모니아와 더불어 선박용이나 극장 등의 냉방을 위한 냉매로 가장 널리 사용되어 왔었다. 그러나 할로카본 냉매가 등장하면서 사용되는 범위가 줄어들어 최근에는 특수한 용도 외에는 거의 사용되지 않으며 독성이 없고, 부식성이 없으며, 비 가연성이어서 연소되지 않는다. 3-7-1. 이산화탄소 냉매의 장점 1) 독성이 없어 인체에 무해하다. 2) 가연성이 없다. 3) 비체적이 작아 장치의 소형화가 가능하다. 4) 가격이 저렴하다.3-7-2. 이산화탄소 냉매의 단점 1) 포화압력이 높아 내압성 재료로 장치를 설계해야 한다. 2) 다량의 누출 시, 산소 농도에 주의해야한다.(허용농도 5000ppm) 3) 임계온도가 낮아서 응축하기가 어렵다.(31℃) 4) 냉동유와 잘 용해하지 않아 특수한 냉동유가 필요하다.
5) 고압의 용기에 보관 하여야한다.3-8. 혼합냉매3-8-1. 공비혼합냉매( Azeotropic Mixture) 공비 혼합냉매는 서로 다른 두 개 이상의 순수물질을 혼합하였는데도 등압의 증발 또는 응축 과정에서 기체와 액체의 성분비가 변하지 않으며 온도가 변하지 않는 혼합 냉매를 공비혼합 냉매라고 한다. 공비혼합 냉매는 혼합 냉매임에도 불구하고 순수한 단일 냉매와 유사한 특성을 가지고 있다.
예) R-500(73.8% R-12 와 26.2% R-125), R-502(48.8% R-22 와 51.2% R-115), R-503(41.1% R-23 과 59.9% R-13), R-511(95% R-290 과 5% R-E170),R-512(95% R-152a 와 5%R-134a) 등이 있다. 3-8-2. 비 공비 혼합냉매 ( None Azeotropic Mixture)
비 공비 혼합 냉매란 2개 이상의 냉매가 혼합된 냉매를 말하며 응축과 증발 과정에서 조성비가 변하고, 온도 구배가 나타나는 냉매를 말한다.
이와 같은 현상을 이용하면 열교환기의 열효율을 개선할 수가 있다. 비 공비 혼합냉매의 단점은 냉매가 누설이 될 경우 증기압이 높은 성분이 먼저 누설이 되므로 새로운 조성비를 갖는 냉매가 시스템에 남아 있게 되는데 이 혼합냉매의 조성비가 변한다는 것이다, 따라서 냉매의 누설이 생겨 재충전을 하는 경우 시스템에 남아있는 냉매를 전량 회수한 후 새로이 냉매를 주입해야하는 단점이 있다.
비 공비 혼합냉매는 R-404A(44%R-125/52%R-143a/4%R-134a), R-407C
(23%R-32/25%R125/52R-134a),R-410A등이 있다.
3-8-3. 공비 냉매 와 비 공비 냉매별 특징
1) R-502 (48.8%R-22/51.2%R-115)
-18~50℃까지의 낮은 온도가 필요한곳에 적합하며,냉동식품저장고,아이스크림저장고등에 많이 쓰인다.
오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 0.25 이고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)가 4,700으로 CFC와 같이 1996년부터 사용이 금지된 냉매이다.
2) R-511A
몬트리올 협약에 의해 규제되는 R-22대체용 냉매로서 오존층을 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)도 없고, 지구온난화지수(GWP=Global Warming Potential)가 3 이하로 매우 친환경적이다. 이 냉매는 가연성 등급이 A3임에도 불구하고 유럽을 중심으로 지구 온난화 지수가 150 이상인 냉매를 사용할 수 없도록 규제함에 따라 에어컨용으로 많이 사용하고 있다. 또 이 냉매는 분자량이 적어 주입량이 50% 적게 주입하여도 되며, 에너지 절감효과가 매우 크다.
3) R-512A
HFC-152a가 주성분으로 약 가연성이다. 이 냉매는 R-134a 대체 냉매로 개발되어진 공비 혼합냉매로 분자량이 적어 R-134a의 주입량보다 40%정도 적게 주입하여도 된다. 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)는 없고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)가 185로 비교적 친환경적이다.
4) R-404A(44%R-125/52%R-143a/4%R-134a)
몬트리올 협약에 의하여 R-22대체 냉매로 개발 되어졌으나 R-502대체냉매로 냉동 탑차 등에 많이 쓰이고 있으며, 비등점이 R-22 가 -40.8℃인 반면 R-410A는 -46.2℃로 R-22 시스템에 Drop-in Type (냉동 시스템과 냉동오일도 바꾸지 않고 냉매만 바꾸어서 사용해도 되는 냉매를 말함)으로 사용하기에는 부하가 많이 걸리는 단점이 있어 사용을 꺼려한다. 또한 비 공비 냉매이므로 온도 구배가 있어 누출 시 보충할 수가 없기 때문에 냉매를 전부 빼내고 다시 충전해야 한다.
오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)는 없지만, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)가 3,900으로 교토 협약에 따라 2030전까지만 사용할 수가 있다.
5) R-407C(23%R-32/25%R125/52R-134a)
몬트리올 협약에 의하여 R-502 대체 냉매로 개발 되어졌으나 R-22 대체 냉매로 많이 사용되어지고 있으며, 비등점이 R-502가 -45.2℃인 반면 R-410A는 -51.4℃로 압축기는 물론 시스템 전부를 새로이 설계하여야 한다. 또한 온도 구배가 7.4℃ 가 있어 누출 시 보충할 수 가 없어 전부 빼내고 다시 충전해야 한다. 이 냉매는 교토 협약에 따라 2030전까지만 사용할 수가 있다.
오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)는 없지만 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)가 1,800으로 교토 협약에 따라 2030전까지만 사용할 수가 있다.
6) R-410A(50%R-32/50%R-125)
몬트리올 협약에 의하여 R-22대체 냉매로 개발 되어졌으나 비등점이R-22가 -40.8℃인 반면 R-410A는 -51.4℃로 압축기는 물론 시스템 전부를 새로이 설계하여야 한다. 또한 온도 구배가 4.4℃ 가 있어 누출 시 보충할 수가 없어 전부 빼내고 다시 충전해야 한다. 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)는 없지만 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)가 2,100 매우 높아 교토 협약에 따라 2030전까지만 사용할 수가 있다.
7) R-436A,B(R-290/R-600a)
R-436A는 비등점이 -34.3℃ 이고, R-436B는 비등점이 33.4℃이며, 분자량이 적어 냉매 주입량이 적다.
이 냉매는 R-12, R-134a 냉매를 Drop-in Type(냉동 시스템과 냉동오일도 바꾸지 않고 냉매만 바꾸어서 사용해도 되는 냉매를 말함)으로 대체냉매로 개발되어 졌으며, Mineral Oil(광유)과도 호환성이 좋고 PAG오일과도 호환성이 좋으며 에너지 절감효과도 좋다.
오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)도 0 이고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)도 3 이하로 아주 낮아 매우 친환경적이다.
* 참고로 미국 ASHRAE에서 발표한 냉매번호별 물리적 특성과 화학적 특성 그리고 안전성등급 등에 대한 영문 TABLE을 첨부를 참고 하시기 바랍니다.
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에어컨 구형냉매의 종류 R-22 (K-22) 이것이 프레온가스
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에어컨 구형냉매의 종류 R-22 (K-22)
에어컨 가스를 직접 주입하시는 분들이 간혹계신데요
저도 전직이 모텔을 운영하다보니 여름철에 직접 에어컨가스를 주입하고 관리했습니다.
아무래도 에어컨 배관이 긴경우에는 에어컨 배관의 가스를 밀어주는 실외기 컴프레셔의 압력이 온도변화에따라 많이 떨어지게 됩니다.
그래서 무더위가 심해지면 가스를 살짝 빼서 압력을 줄여주고 조금 선선해지면 가스를 살짝 더 주입해줘야 10M이상의 배관사용시 가스의 냉기를 유지합니다.
아마 어떤분들은 더워지면 가스를 더 넣어야 된다고 하시는 분들도 계실수 있는데요~
에어컨실외기가 온도별 압력이 다르게 체크되는건 알고계실겁니다.
그런데 그 이유는 모르고 계십니다.
그만큼 더워질수록 에어컨 가스를 실외기의 컴프레셔가 밀어주는 압력이 세지는게 되는건데요~
과열로 일상적이지 않은 40도에 가까운 폭염이 오다보면 실외기도 열이 과열이되어서 컴프레셔의 기본능력치가 떨어질 수 밖에 없습니다.
모든 기기는 과열에 약합니다.
그러니 실외기의 열을 떨어트리기 힘들다면 가스를 조금 빼내서 압력을 낮춰주면 컴프레셔의 약해진 힘에도 쉽게 밀려갈수 있습니다.
그럼 또 압력이 정상적으로 돌아와야할때는? 가스를 추가주입해야겠죠?
ㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎ
구형냉매는 K-22와 R-22라는 두가지 제품이 있습니다.
R-22는 수입산 제품입니다.
K-22는 국산 제품입니다.
가격자체가 국산이 2~3만원정도 비싸기 때문에 굳이 전문적인 시공을 하시는 분이 아니라면 R-22를 쓰셔도 됩니다.
22라는게 프레온가스로 알려진 기존의 알려진 온실가스의 주범입니다.
지금 생산되는 인버터에어컨들은 모두 신냉매라고 하는 형태의 가스가 주입되기때문에 22제품과는 호환이 안됩니다.
인버터가아닌 구형 에어컨제품들은 모두 22제품군을 구매하시면 됩니다.
R-22 또는 K-22입니다.
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[창간특집] 세계적인 냉매 규제, 우리는
지구온난화, 냉매가 변하고 있다
교토·몬트리올의정서로 환경에 대한 인식 전환
HCFC, HFC 냉매 규제로 4세대 HFO 냉매 부각
우리나라도 대기환경보전법에 따라 냉매 누출방지와 회수, 재활용 등에 관한 법률을 시행하며 지구온난화 물질 배출을 줄이고자 하고 있다.
냉매는 냉동사이클에서 증발하기 쉬운 작동유체로 저온부의 열을 빼앗아 고온부로 운반해 주는 역할을 한다. 최근 오존층 파괴로 인한 지구온난화 문제가 대두되면서 친환경 냉매 개발의 필요성이 부각되고 있다.
국내에서 주로 사용되는 냉매는 HCFC, HFC계열로 세계적인 냉매 규제 물질로 규제가 본격화되면 냉동공조기기 수출경쟁력에 타격을 입을 수밖에 없는 상황이다. 이미 선진국은 냉매 규제에 대비한 4세대 냉매(HFO계열, 자연냉매) 개발에 박차를 가하고 있고 일부는 상품화돼 시장에 나왔다. 이 시장은 아직까지는 초기 시장 단계이지만 향후 높은 성장가능성이 예상된다.
이번 호에서는 냉매 변천 흐름을 통한 냉매시장의 이해와 국내외 냉매 현황을 살펴보고 세계적인 냉매 규제에 따른 국내 대처 방안에 대해 논의해보자 한다. /편집자주
■자연냉매, CFC→HCFC→HFC→HFO
냉매의 역사는 자연냉매를 시작으로 1세대 CFC(염화불화탄소), 2세대 HCFC(수소염화불화탄소), 3세대 HFC(수소불화탄소), 4세대 HFO(수소불화올레핀) 등으로 구분할 수 있다.
자연냉매는 합성냉매를 쓰기 이전의 냉매로 물이나 NH₃, CO₂ 등을 사용했고 태생적 한계(NH₃ 독성/폭발성, CO₂ 고압) 때문에 대안으로 개발된 것이 CFC계열 냉매다. 현재도 냉동 창고와 냉동용으로 많이 사용되고 있다.
CFC계열 냉매는 오존층 파괴물질인 ‘프레온 가스’로 R11, R12, R113, R114 등이 있으며 2009년 생산/판매를 마지막으로 사라졌다.
R11(터보냉동기)은 R123로, R12(냉장고, 정수기, 자동차 에어컨)는 R134a로 대체됐다.
HCFC계열 냉매도 오존층 파괴물질인 ‘프레온 가스’로 몬트리올의정서에 의해 규제되고 있다. 가장 대표적인 냉매로는 R-22(일반 가정용 에어컨)가 있으며 R123, R124 등이 있다. HCFC는 CFC의 대체 냉매는 아니고 단지 시간차가 있을 뿐이다.
HFC계열 냉매는 오존층 파괴는 없으나 지구온난화 물질이다. 오존층 파괴문제가 이슈화되면서 CFC/HCFC를 대체하는 냉매로 대두됐다. 대표적인 냉매로는 자동차 에어컨, 가정용 냉장고에 사용되는 R134a, 천장형 에어컨에 사용되는 R410A, 냉동탑차에 사용되는 R404A 등이 있다.
이 냉매는 교토의정서에 6대 지구온난화 물질 중 하나로 분류됐으나 교토의정서에는 강제성이 없어 사용이 가능했다. 1987년 몬트리올의정서에 의해 오존층 파괴 규제 물질로 규정됨에 따라 선진국은 2020년, 개발도상국은 2030년 이전에는 사용이 금지될 예정이다. 그러다 2006년 유럽 F-gas 규정에 포함되면서 대체 냉매에 대한 연구와 개발이 본격화되기 시작했다.
HFO계열 냉매(Low GWP)은 자연냉매의 근본적인 제한 사항으로 차세대 냉매로 강력히 대두되고 있다. 초기 시장단계인 점을 감안한다면 세계적인 냉매 규제가 본격화되면 높은 성장가능성을 내재하고 있다. 이미 일부 HFO계열 냉매가 연구개발을 마치고 생산을 시작했으나 가격적인 면에서 부담을 안고 있다.
■국내 냉매 현황
우리나라는 세계 5위의 냉동공조기기 생산국으로서 전체 시장 규모는 약 9조원(2013년 기준)이며 국내 생산액의 절반 이상을 수출하고 있다. 따라서 우리나라의 수출경쟁력은 세계적인 냉매 규제에 큰 영향을 받을 것으로 예상된다.
국내에서는 HCFC, HFC계열 냉매가 전체 냉매량의 95% 이상을 차지하고 있다. 2013년 기준 국내 냉매 사용량은 약 2만3,000톤으로 국내 냉매시장 규모는 약 1,500억원으로 추정된다. 국내 냉매 사용량의 90%를 수입에 의존하고 있으며 가전, 수송기계, 냉동기, 발포, 세정용으로 사용되고 있다. 사용량 중 약 30%(7,000톤)는 보충용으로 사용되고 있다.
국내에서는 HCFC, HFC계열 냉매를 주로 사용하다보니 세계적인 냉매 규제가 본격화되면 국내 냉동공조기기 수출경쟁력에 타격을 입게 된다. HFC계열 냉매를 감축하고 대체 물질로 전환할 경우 국제 경제력 상실에 따른 기반 위축과 적정한 냉매 개발의 어려움(전량 수입 의존), 국산 냉동공조기기 개발 제품과의 형평성, 대체 냉매의 수급 어려움 등 여러 문제점을 발생시킬 가능성이 농후하다.
차세대 냉매로 전환할 경우 냉동공조기기 개발에 약 5,000억원, 개발 기간은 약 3~7년이 소요될 것으로 예상된다. 또한 국내 개발이 이뤄졌다고 하더라도 해외 특허 문제 등 더 복잡한 문제들도 야기될 수 있다. 이미 국가 지원으로 민간과 기관에서 공동으로 친환경 대체 냉매를 개발했지만 글로벌 화학 회사들과의 특허 문제로 상용화 단계까지는 험난한 길이 예상되고 있다.
현재 대기업에서는 HFC계열 대체 냉매로 R1234yf(HFO계열)와 R32(HFC계열)에 대한 검토를 하고 있으며 이미 일부 수출품에 대해 R1234yf로 대체하고 있다. 내수 위주의 기업은 여전히 HFC 제품(터보냉동기)과 HCFC 제품(기타 냉동공조기기)이 주를 이뤄 HFC 규제에 반대하는 목소리를 내고 있다.
현재 미국과 유럽은 가정용 냉장고(이소부탄) 및 산업용 냉동기(암모니아/이산화탄소)를 제외하고는 High GWP 냉매가 적용되고 있다. 냉매 규제가 제시된 만큼 냉매 개발에 중요성이 커지면서 제시된 감축 계획에 맞는 Low GWP 냉매 적용 제품을 확대할 것으로 예상된다.
Low GWP 냉매에는 탄화수소계 냉매(이소부탄 등)와 자연냉매(암모니아/이산화탄소 등) 및 HFO계열 냉매(R1234yf 등)들이 고려되고 있다. 이 중에서 Low GWP 냉매인 탄화수소계 냉매의 경우는 가연성 문제로 인해 극히 소량이 요구되는 가정용 냉장고 정도에만 암모니아/이산화탄소와 같은 자연냉매는 독성과 성능 문제 때문에 극히 제한적으로 적용되고 있다.
기존의 에어컨과 냉동기 등에는 Low GWP의 특성을 가지면서 기존 냉매와의 호환성을 가진 새로운 냉매와 이를 이용한 제품개발이 진행되고 있다. 특히 하니웰, 듀폰, 멕시켐 등의 냉매 전문회사들은 GWP 10 이하인 HFO계열 냉매(R1234ze, R1233zd, R1336mzz 등)를 개발하고 이를 적용한 제품개발에 협력하고 있다. Carrier, MHI, Trane 등에서는 단일기기로써 많은 양의 냉매 봉입이 요구되는 터보냉동기에 Low GWP 냉매인 R1234ze와 R1233zd를 적용한 제품을 개발해 시장진출을 시도하고 있다.
일본에서는 Low GWP 연구를 통해 F-gas를 사용하지 않는 소·대형 에어컨시스템 기술을 개발했다. 또한 약가연성을 가진 Low GWP 냉매에 대한 안정성 연구도 진행 중이다.
국내에서는 가정용 냉장고에 탄화수소계 냉매를 적용, 극히 일부 산업용 냉동기에 암모니아와 같은 자연냉매를 적용한 시스템이 설치됐으며 Low GWP 냉매 관한 연구도 이뤄지고 있다.
■대체 냉매 물질은
HCFC, HFC계열 냉매의 규제로 자연냉매, HFO계열의 냉매가 부각되고 있다.
CO₂ 냉매는 선박, 창고 등과 같은 대형 공조시스템과 차량용 공조시스템에 사용된다. 불가성, 무독성, 자연냉매이면서 가격도 저렴하다. 체적용량이 커 시스템의 소형화가 가능하며 재활용 조치도 불필요하다. 하지만 고압 작동영역으로 신규개발비 투자가 필요하고 고압 작동으로 안전성, 이산화탄소 중독 문제 등의 문제점을 해결해야 한다.
R600a는 냉장고와 냉동고 냉매로 사용되고 있다. 에너지효율성이 좋아 가전제품에 적합한 냉매이지만 시스템에 적용할 경우 기존 냉매와 상당한 차이점이 있다.
R600a는 R123a 또는 R12보다 압력이 낮다. 다른 냉매의 운전압력보다 현저히 낮은 압력 수준으로 높은 응축온도에서도 좋은 냉동 능력을 제공한다. 하지만 55℃의 응축온도에서 R600a는 R12의 50%, R134a의 55%의 체적용량으로 R600a에 필요한 압축기 흡입체적은 R12에 사용되는 흡입체적의 2배 가량 된다.
자동차 에어컨과 칠러와 히트펌프, 중온 냉장고 등에 주로 사용되는 R134a의 대체 냉매로 R290과 R1234ze, R540A, R515A가 제시되고 있다.
R290과 R134a의 차이는 압력에 있다. R290의 압력은 R134a보다 R22와 R404A와 비슷해 증발기 설계도 유사하다. R290의 압력과 임계온도는 R22와 거의 동일하나 토출온도는 R22에 비해 낮아 높은 압축비에서도 운전이 될 수 있어 낮은 증발 온도와 높은 흡입 온도에서도 운전이 가능하다. 하지만 R290은 45℃의 응축온도에서 R22의 약 90%, R134a의 150%의 체적용량으로 압축기 토출량 또한 R22에 가깝지만 R401A에 비해 10~20% 정도 더 많다. 체적용량은 R600a의 약 2.5~3배 정도다.
R1234ze는 순수 HFO계열 냉매로 GWP<1, A2L(ASHRAE 분류) 이다. 임계온도는 109.4℃(R134a 101.1℃), 비등점은 -19.0℃(R134a -26.1℃)이며 용량은 76%(R134a 100%)로 R134a와 비슷한 효율을 나타낸다. 혼합냉매인 R450A(R1234ze 58%, R134a 42%), R515A(R1234ze 88%, R134a 12%)는 GWP가 각 547, 403을 낮은 수준으로 적은 용량으로 R134a와 비슷한 효율을 가진다. R401A(R32 50%, R125 50%) 대체 냉매로는 R452B(R32 67%, R125 7%, R1234yf 26%)와 R444B(R32 68%, R125 8%, R1234ze 24%)로 GWP는 각 676, 714로 낮으며 R410A보다 적은 용량으로 비슷한 효율을 나타낸다. R450A는 혼합냉매(R1234ze 58%, R134a 42%)로 GWP는 547, A1 이다. 임계온도는 105.6℃, 비등점은 -23.6℃이며 용량은 91%로 R134a와 같은 효율이다. R515A는 R450A와 같은 혼합냉매(R1234ze 88%, R134a 12%)로 GWP는 403, A1 이다. 임계온도는 108.7℃, 비등점은 -19.0℃이며 용량은 76%로 R134a와 같은 효율이다. R123의 대체 냉매로는 R245F와 R1233zd가 있으며 R1233zd는 GWP<1 이다. 우리나라도 2012년 5월 대기환경보존법 개정령 공표에 따라 오존층 파괴와 지구온난화 등 기후 생태계 변화를 유발시키는 냉매물질에 대해 규제를 해오고 있다. 2014년 몬트리올 의정서 규제물질로 지정된 HCFC계열 냉매에 대한 감축안이 제출된 이후 우리나라도 2009~2010년 평균 소비량을 기준으로 2013년부터 동결 및 감축을 시작해 2030년 97.5% 감축을 목표로 하고 있다. 수입 냉매에 의존도가 높은 우리나라는 국내에서 생산된 냉동공조기기를 미국과 유럽 등지에 수출하기 때문에 새로운 냉매 개발뿐만 아니라 이를 적용하기 위해서는 해외업체와의 협력이 선행돼야 한다. 이를 위해 우선적으로 큰 틀의 냉매 정책을 확고히 수립하고 세부적인 내용은 정부 관련 부서의 지원을 통한 연구소 또는 관련 단체 설립 등으로 보완해 나가야 한다. 여기에 참여할 전문인력 양성에 힘을 쏟아야 한다. 기존의 기술 부족을 해결하기 위해 단기적으로는 국내외 전문가 영입과 장기적으로는 프로젝트를 통한 전문인력 창출이 요구된다. 냉매 개발과 적용 이외에도 회수·재생도 간과해서는 안 되는 부분이다. 국내에서도 냉매 회수와 재생이 이뤄지고 있지만 사실상 없다시피 하다는 것이 업계의 말이다. 미국의 냉매 재생업자 인증과 같이 냉매 회수로 일정 수준의 순도를 지닌 냉매로 재생산·판매가 될 수 있는 방안을 모색해봐야 한다. 세계적인 냉매 규제에 따라 선진국에서는 3세대 냉매에서 4세대 냉매로 전환 시점이지만 국내에서는 아직 2세대에서 3세대로 전환되고 있다. 수출국가인 우리나라 입장에서는 세계적인 추세에 적극적인 대응이 절실하다. 이를 위해 정부와 민간, 학계의 협력 체계를 보다 굳건히 강화해 본격적인 냉매 규제 시대에 따른 조속한 대비가 강조된다. 세계 냉매 현황 미국 미국 환경보호청(EPA)에서는 폐냉매 관련 관리제도, 대기정화법(1990년)에 의거해 공조 및 냉동설비의 냉매를 관리하고 있다. 2014년부터 2015년까지 R22 냉매 사용량을 절반 이상 수준으로 감소시키고 있다. HFC계열 냉매 관리는 대기청정법에서 주로 다루고 있는데 냉매를 무단누출 시 최대 3만7,500달러의 벌금이 부과된다. 캘리포니아의 환경보호국에서도 High GWP 냉매에 대한 관리규칙을 운영하고 대상기기와 용량 및 냉매의 종류, 용량 규모에 따른 정기누출검사 및 수리의무 등이 부여된다. 여기서 High GWP는 R12, R22, R404A, R407C, R410A, R507과 같은 CFC, HCFC, HFC계열 냉매 등이 포함돼 있다. 이와 함께 미국 냉동공조협회(ASHREA)는 냉매의 안전성을 불연성, 미연성, 강연성 등 3등급으로 나눠 위험을 평가하고 있다. 냉동·공조기기의 안전기준을 제정하는 ASHREA에서는 미연성 냉매의 사용을 권고하고 있다. 냉동공조설비의 유지보수, 서비스, 수리 및 폐기 시 냉매로 사용되는 오존층 파괴 물질의 의도적인 대기배출 금지 법률이 1992년 7월에 발효됐다. 특수한 경우를 제외하고는 배출이 차단됐다. EPA에서는 냉매의 배출 차단에 따라 냉매 재생·재활용 설비 인증프로그램을 마련해 운영하고 있다. 기술자들은 공조기와 냉각장비의 유지보수, 정비, 수리 및 폐기를 위해 설비를 열 때 일정 수준의 진공상태에서 냉매를 제거·회수해야 한다. 회수 또는 재활용 설비는 반드시 EPA의 공인시험기관에서 인증을 받아야 한다. EPA는 EPA 인증 재생업체를 통해 재생된 것이 아닐 경우 사용한 냉매를 새로운 사용자에게 재판매하는 것을 제한하고 있다. 재생업체는 냉매를 AHRI Standard700(업계 순도기준)에 명시된 수준의 순도까지 재생할 것을 요구 받고 있으며 순도를 증명하기 위해 동일한 기준으로 설정된 실험실 규정을 따라야 한다. 폐기 시 비용이 발생하는 장치들(자동차 에어컨, 가정용 냉장고와 냉동고, 공조기)은 최종 담당자가 최종 폐기 전에 장비로부터의 냉매 회수를 보장해야 한다. EPA는 그밖에 ‘책임감 있는 가전제품 폐기’ 프로그램을 통해 냉매 회수를 촉진하고 있다. 유럽 유럽의 F-gas에 대한 규제는 2006년에 제정된 유럽의회 및 이사회 규정에서 정의하고 2013년 12월 유럽의회 및 이사회는 F-gas 배출 감소를 위한 잠정적인 합의내용을 도출했다. 이번 합의안의 골자는 F-gas, 특히 HFCs의 단계적 감축으로 EU시장 내 도입량을 줄이는 것으로 2030년까지 현재보다 79% 감소시킨다는 내용이다. 지구온난화지수(GWP) 150을 초과하는 HFCs 상업용 밀폐 냉매장치들은 2020년부터 EU 내 판매가 금지된다. GWP 150을 초과하고 40kW를 넘는 상업적 용도의 중앙집중식 냉매장치들은 2022년부터 판매가 금지된다. 단 GWP 1,500 이하 캐스케이드 방식의 1차 냉매장치들은 예외가 인정된다. HFCs가 함유된 밀폐 냉난방 장치의 경우 2020년부터 금지된다. 이 밖에도 EU 내 수입되는 F-gas를 포함하는 제품 및 장치들의 효율적 감시를 위해 이력추적시스템 도입으로 2015년부터 적용되고 있다. F-gas는 교토의정서에서 규정하는 6개 온실가스(이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화항)에 포함되며 불소(F)를 함유한 기체를 총칭한다. 수소불화탄소(HFCs)는 냉장고 및 에어컨의 냉매, 솔벤트, 에어로졸 등, 과불화탄소(PFCs)는 전자분야, 화장품, 제약산업, 소화기 등, 육불화항은 전기 제품과 변압기 등의 절연제로 사용되고 있다. 2011년 기준으로 EU 내 전체 배출된 온실가스량 중 F-gas는 1.9%를 차지해 이산화탄소(82.2%)에 비해 적은 양을 배출하나 대기 중에 한 번 방출되면 분해되지 않아 적은 양으로도 지구온난화에 막대한 영향을 끼칠 수 있어 요주의 대상으로 꼽힌다. 일본 일본은 2015년까지 모든 제조사가 RAC에 R32를 적용하고 있으며 시장점유율도 빠르게 증가하고 있다. 2015년 4월부터 F-gas 저감을 위한 규제가 소유 및 사용자 모두에게 적용됐다. Daikin사와 Toshiba-Carrier사는 법의 범위 내에서 장비를 취급할 대 필요한 체크 및 점검에 도움이 되는 앱을 개발했고 ME사는 냉매 봉입락의 체크와 점검을 단순화라는 기능이 탑재된 VRF 제품을 출시했다. 중국과 동남아시아 중국은 R410A 냉매를 사용하는 제품이 점차 표준화가 돼 가고 있다. 일부 제조사는 R32 냉매를 사용하는 제품을 생산해 우리나라와 호주, 중앙아시아, 유럽 등에 수출하고 있으며 우리나라 냉매의 절대적인 부분을 차지하고 있다. 2015년 6월 Gree사는 243대의 R290 냉매 제품을 Shenzhen 대학에 적용했다. 동남아시아는 아직 R22 적용이 대세이다. 일부 국가에서는 R32 적용으로 변환을 시도하고 있으나 한정적으로 시장의 전체적인 전환은 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 인도네시아는 2015년 1월부터 R22 냉매 이용 제품 수입을 금지하고 있다. R32 적용 제품이 약 15%를 차지하고 있으며 모든 일본 제조사는 R32 적용 제품을 판매하고 있다. 타일랜드는 2013년 1월부터 R22 적용 제품에 대한 제한이 적용되고 있다. 2017년 1월부터 R22 적용 제품의 생산과 수입이 금지돼 R32로 대체되고 있다. 말레이시아는 R22 대체는 진전이 이뤄져 많은 제조사가 생산과 판매를 중지한 상태다. 일본 제조사들은 일부 R32 제품과 함께 R410A 제품을 대부분 판매하고 있다. 싱가포르는 안전성 문제로 인해 HC 냉매의 사용을 엄격하게 관리 혹은 금하고 있다. 소형의 RAC에도 안전에 대한 규제가 적용돼 2015년 7월에 R32 봉입락이 최대 1.8kg인 제품을 승인 바 있다. 베트남은 R22가 주요 냉매로 사용되고 있으며 차세대 냉매로의 전환을 아직 시도하고 있지는 않으나 일본 제조사들은 R32 적용 제품 판매를 가속화하고 있다. 인도는 일본 제조사 및 LG 등은 R32 적용 모델을, 일부 중국제조사는 R290 적용 모델을 판매하고 있다. R22 적용 제품은 2015년 1월부터 금지됐으나 제조는 2020년에 금지될 예정이다. 인도의 제조사는 일단 상황을 지켜보고 있으며 모든 지역 제조사는 인버터 모델에는 R410A를 적용하고 있다. 중동과 남미 중동은 R410A로의 전환이 사우디아라비아와 UAE에서 이뤄지고 있다. 이란의 경우에도 일부 제품에서 전환이 시도되고 있으며 사우디아라비아는 2015년 1월부터 R22 적용 제품 수입을 금지해 전부 R410A 제품이 수입되고 있다. 남미의 브라질은 아직 R22 제품이 주류를 이루고 있으나 2020년까지 감축 프로젝트가 진행 중이다. 2010년을 시작으로 R22 적용 제품의 수입이 매년 10% 이상 감소하고 있다. 아르헨티나는 2013년 9월 말부터 17.6kW 용량 이하의 창문형, 휴대형, 덕트형, 분리형 등 모든 에어컨에 대해 R22 적용 제품의 판매가 금지됐다. 현재 큰 용량의 PAC와 VRF 제품의 경우는 R410A가 적용되고 있다. 멕시코는 2020년 HCFC 단계적 철수를 3년 정도 앞당길 계획이다. 아직 R22 제품에 대한 규제가 없는 상태이나 미국과 중국의 냉매 공급자들이 R410A 냉매로 대체하고 있어 시장에서의 R22 값이 상승하고 있어 2020년까지의 R22 적용 에어컨의 수요는 빠르게 감소할 것으로 예상된다. 저작권자 © 투데이에너지 무단전재 및 재배포 금지
냉매의 종류와 장단점 > 기술문의 게시판
CH공조
1. 냉매의 정의
냉매란 넒은 의미에서 냉각작용을 일으키는 모든 물질을 가르키며 특히 냉동장치 열펌프
공기조화장치 및 소온도차 열에너지 이용기관 등의 사이클 내부를 순환하면서
저온부(증발부)에서 증발함으로써 주위로부터 열을 흡수하여 고온부(응축기)에서 열을
방출시키는 작동유체를 말합니다.
일반적으로 증발 또는 응축의 상변화 과정을통하여 열을 흡수 또는 방출하는 냉매를
1차냉매 (prmary refrigerant) 라 하고 단상 상태에서 감열 열전달을 통하여 열을 교환하는
냉매를 2차냉매(secondary refrigerant)라 한다.
그러나 기체 사이클에 적용하는 공기,헬륨,수소,등은 1차 냉매로 분류하며
주요 2차 냉매로는 브라인및 부동액 등이 있다.
그리고 2차 냉매는 항상 1차 냉매와 더불어 사용되며 공기 냉동기에서 냉매인 공기는
상변화를 하지는 않지만 1차 냉매이다.
2. 냉매의 일반적 구비조건
냉매는 일반적으로 종류에 따라서 고유의 특징이있으나 구비조건을 종합하여
기술하면 다음과 같은 구비조건을 만족해야한다.
1) 저온서 증발압력이 대기압보다 높고, 상온서 응축압력이 낮을것
2) 동일한 냉동능력을 내는 경우에는 소요동력이 적을것.
3) 증발잠열이크고 액체의 비열이 작을것.
4) 임계온도가높고 응고온도가 낮을것.
5) 동일한 냉동능력을내는 경우에 냉매 가스의 비체적이 작아야한다.
6) 화학적으로 안정하고 냉매증기가 압축열에 의해 분해되지 않아야.
7) 액상및 기상의 점도는 낮고,열전도도는 높아야 한다.
8) 불활성으로서 금속 등과 화합하여 반응을 일으키지 않고 윤활유를 열화시키지 말아야 한다.
9) 전기 저항이 크고 절연파괴를 일으키지 않을 것
10) 인화성 및 폭발성이 없고 인체에 무해하며 자극성이 없을 것
11) 가격이 저렴하고 운반과 구입이 용이해야한다
12) 오존층 붕괴와 지구 온난화에 영향을 주지 않아야한다.
상기와같은 구비조건을 만족하는 이상적인 냉매는 사실존재하지 않는다
따라서 냉동/공조 설계시 적용 냉매를 선정할때는 압축기의 종류,증발온도와
압력및 응축온도와 압력 등의 열역학적 모든조건에 따라 장치의 성능을 신중히 고려해야 하며
특히 열전달 성능 이외에도 사용 조건하에서의 화학적 안정성,인체에대한 독성,가연성 폭발성,
대기오염 문제,가격,및 사용재료와의 적합성 등을 고려하여 검토해야한다.
3. 냉매의 종류
냉매는 일반적으로 할로카본,탄화수소,유기화합물,무기화합물 등 네가지 종류
의 화합물 중 한가지 이며 냉매의 종류는 다음과같이 분류할 수 가있다.
1) 할론카아본 냉매(프레온(FREON 냉매)
2) 탄화수소냉매(Hydrocarbon)
3) 암모니아(Ammonia R-717) NH₄)
4) 물(H₂O)
5) 공기(Air)
6) 이산화탄소(CO₂)
7) 아황산가스(SO₂)
8) 혼합냉매 (공비혼합냉매, 비공비혼합냉매)
9) 간접냉매 (브라인 Brine)
4. 프레온 냉매의 분류
– CFC(Chlorofluorocarbon) 염화불화탄소
분자 중에 염소를 포함하고 있으며 안정된 물질로서 성층권까지 확산하여 오존층을
파괴하며 지구온난화 계수도 대단히 높다.
– HCFC( Hydrochlorofluorocarbon) 수소화 염불화탄소
분자 중에 염소를 포함하고있지만 수소를 포함하고있어 분해되기 쉬워 성층권까지
도달하기 어렵기 때문에 오존층 파괴 능력이 CFC 냉매에 비해서 낮다.
– HFC( Hydrofiuorocarbon) 수소화불화탄소
분자 중에 염소를 포함하고있지를 않아서 오존층을 파괴하지 않는다 그러나
지구 온난화 계수는 높다.
– 자연냉매 ( Natural Working Fluid)
오존층을 파괴하지 않으며 지구 온난화계수도 작다.
5. 프레온(Freon) 냉매의 종류
5-1. R-11(CCL₂F)
1) 비등점이 높고 (대기압하에서23.7℃) 저압이 낮은 냉매로 비중이크다.
2) 터보 냉동기용으로 사용되며 대용량 에어컨에 사용된다
3) 오일을 잘 용해하므로 냉동장치내의 오일 세척용으로 사용한다.
5-2. R-12( CCL₃F )
1) 대기압에서 비등점-29.8℃ 응고점 -158.2℃ 임계온도 111.5℃
2) 소형에서 대형까지 고온에서 저온까지 광범위하게 사용이 된다.
3) 냉동능력은 NH₃에 비해 60%정도이다
5-3. R-13(CCLF₃)
1)대기압에서 비등점 -81.5℃ 임계온도 +28.8℃
2)비등점이 대단히 낮아 2원 냉동 장치 저온측 냉매로 사용되며 -100 ℃ 정도
의 초저온 장치에 이용이 된다.
5-4. R-21(CHCL₂F)
1) 대기압에서 비등점 8.9℃
2) 압력은 R-11과 R-22의 중간이며 R-12 보다 압력이 높은 곳에 사용.
3) 고열이 노출되는 그레인 조정실과 같은 냉방장치에 R-114와 같이 사용.
5-5. R-22( CHCLF₂)
1) 대기압에서 비등점-40.8 응고점 -160℃ 임계온도 96℃
2) 냉동능력은 프레온 냉매 중 가장 좋으며 소형에서 대형까지 폭넓게 사용.
3) 왕복동식 에어컨에 사용되며 저온용 냉동장치에도 사용.
4) 1단 압축으로 암모니아보다 낮은 온도를 얻을 수 있고 2단 압축에 의해서
극저온을 얻을수 있다.
5-6. R-113( C₂CL₃F₃)
1) 대기압에서 비등점 47.6℃ 임계온도 214.1℃ 응고점 -35℃ 포화 압력이 대단히 낮다.
2) 소용량 밀폐형에서부터 대용량 터보 냉동기까지 폭넓게 사용이 된다.
5-7. R-114(C₂CL₂F₄)
1) 대기압에서 비등점 3.6℃
2) 회전 압축기 소형냉장고 크레인 조정실 에어컨용으로 사용된다.
6. 프레온(Freon) 냉매의 장점
1) 열에 대해서 안정적이다.
2) 무색,무미,무취, 무독성이다
3) 비등점의 범위가 넓고, 오일과 용해를 잘한다.
4) 취급과 구입이 비교적 용이하다.
5) 전기절연 내력이 크고 절연물을 침식시키지 않는다.
7.프레온(Feon) 냉매의 단점
1) 800℃ 이상화염에 접촉되면 포스겐 가스가 발생하여 위험하다
2) 오존층을 파괴하고 지구온난화에 영향을 미친다.
3) 수분이 침투하면 금속에 대한 부식성이 있다.(장치의 동결폐쇄)
4) 천연고무나 수지를 부식시킨다.
8. 탄화수소냉매( Hydrocarbon)
탄화수소는 탄소와 수소만으로 구성된 냉매이며 R50(메탄) R170(에탄)
R290 ( 프로판) R600(부탄) R600a (이소부탄) R1270(프로필렌) 등이있다.
8-1. 탄화수소냉매의 장점
1) 탄화수소 냉매는 독성이 없고 안정하다.
2) 광유에 대해서 적당한 용해도를 나타낸다
3) 오존층 붕괴지수가 없으며 지구 온난화 지수도 매우낮다
4) 비체적이 다른 냉매보다 크기때문에 냉매 주입량이 감소한다.
8-2. 탄화수소 냉매의 단점
1) 가연성이있어 사용중 발화나 폭발의 유의해야한다.
2) 취급에 특별한 주의와 열이나 화기의 취급을 피해야 한다.
9. 암모니아(Ammonia R-717)NH₄
암모니아는 우수한 열역학적 특성 및 높은 효율을 지닌 냉매이다 제빙 냉동,
냉장 등 산업용의 증기압축식 및 흡수식 냉동기 작동유체로 널리 사용되어왔다.
작동 압력이 다소 높고 인체에 해로운 특성을 지니고 있어 관리 인력이 상주하는
산업용 대용량 시스템에서 주로 사용되어왔으며 소형에는 특수한 목적에만 이용이 되어왔다.
NH₃의 일반적인성질은 냉매번호R-717 대기압에서 증발온도 -33.3℃ 응고점 -77.7℃
임계온도 133℃ 임계압력112.3㎏/㎠ 이다.
9-1. 암모니아 냉매의 장점
1) 냉동효과가 크다( 동일 냉동능력당 냉매 순환량이 적어도 된다)
2) 설비 유지비와 보수비용이 적어진다.
3) 전열이 양호하다( 전열효과는 냉매중 가장크다)
4) 가격이 저렴하다.
9-2. 암모니아 냉매의 단점
1) 독성이며 가연성이기때문에 취급에 주의해야한다
2) 구리 합금 및 금속 재료에 대하여 부식성을 갖는다.
(철에는 부식성이 없음)
3) 윤활유와 용해하지 않기 때문에 유회수가 힘들고, 수분에 의해서 에 말존 현상을 일으킨다.
4) 비열비가 높아 토출 가스의 온도상승으로 실린더를 냉각시키는 장치가 필요하다.
10. 물 (H²O)
물은 자연에서 가장 널리 구할 수가 있고 무엇보다도 환경에 대한 피해가 없다는 것이 가장
큰 장점으로 그동안 일부분야에서는 공기조화용 냉매로 널리 사용이 된다.
물은 투명하며 무해하고, 무취, 무미한 냉매로 동결점이 매우 높고 비체적이 커서
압축기가 소화 해야할 체적유량 및 압축비가 너무 크기 때문에 증기압축식 냉동기에는
사용이 제한 되어왔다. 그러나 흡수식 냉동기의 작동유체로 널리 사용되어 오고있다.
물은 냉매번호 R-718 이며 대기압에서 증발온도 100℃ 이며 응고온도는 0도이다.
10-1. 물 냉매의 장점
1) 자연상에서 쉽게구하고 환경파괴 요소가없다.
2) 무색,무미,무해하다
3) 가격이 저럼하고 취급에 별다른 주의를 요하지 않는다.
10-2. 물 냉매의 단점
1) 비체적이 크다( 체적유량과 압축비가 크게된다)
2) 동결점이 매우높다.
11. 공기(Air)
공기는 물과 같이 투명하고 무해, 무취, 무미한 냉매로서 소요 동력이 크고 성적계수가
낮으므로 주로 항공기내부의 공기조화나 공기 액화 등에 널리 사용이 된다.
냉매 번호는 R-729 이다.
11-1. 공기냉매의 장점
1) 물과 함께 구입이 용이하다
2) 무색,무미,무취,이며 자연 친화적이다
11-2. 공기냉매의 단점
1) 소요 동력이 크고, 성적계수가 낮다
2) 사용범위가 극히 제한적이다( 항공기 내부의 공기조화용)
3) 저장 취급에 별도의 압축시키는 장치가 있어야한다.
12. 이산화탄소(CO₂)
이산화탄소(CO₂)는 할로카본 냉매가 사용되기 전 암모니아와 더불어 선박용 냉동 사무실이나 극장 등의 냉방을 위한 냉매로 가장 널리 사용되어 왔다.
그러나 할로카본 냉매가 등장하면서 점차 사용되는 범위가 줄어들고 최근에는 특수한 용도 외에는 거의 사용되지 않으며 무취, 무독, 부식성이 없으며, 연소, 폭발성이 없는 물질로 냉매의
회수가 필요 없으며 일반 윤활유와 양호한 상용성을 가지고있다.
12-1. 이산화탄소 냉매의 장점
1) 무취, 무독, 부식성이 없다.
2) 연소 폭발성이 없다.
3) 냉매의 회수가 필요없다.
4) 비체적이 작아 장치의 소형화가 가능하다.
12-2. 이산화탄소 냉매의 단점
1) 포화압력이 높아 내압성 재료로 장치를 설계 해야된다.
2) 다량의 누설시, 독성에 주의해야한다.(허용농도 5000ppm)
3) 임계온도가 낮아서 응축하기가 어렵다.(31℃)
4) 윤활유와 잘 용해하지 않는다.
13. 아황산가스(SO₂)
냉매 번호는 R-764 사용하는 냉매 중에 독성이 제일 크다( 허용농도5PPM) -15℃ 에서
증발압력은 150㎜hg이므로 외기 누입의 우려가 있다. 증발 잠열은 93.1㎉/㎏이므로
비교적 크다. 26% 암모니아수를 적신 탈지면을 누설 장소에 대면 백색연기(백연반응)가
발생한다. 윤활유와는 용해하지 않고 비중은 윤활유가 적다.
14. 혼합냉매
14-1. 비공비 혼합냉매
비공비 혼합 냉매는 2개 이상의 냉매가 혼합이 되어 각각 개별적인 성격을 띠며 등압의
증발 및 응축과정을 겪을 때 조성비가 변하고 온도가 증가 또는 감소되는 온도 구배를
나타내는 냉매를 말한다.
비공비 혼합냉매를 사용하면 등압에서 증발이 일어날 때 온도가 상승하고 반대로 등압
응축 과정에서는 온도가 감소한다. 즉 포화 액체에서는 포화기체 상태로 변할 때 냉매의
온도상승효과(온도구배)가 발생한다.
이와 같은 현상을 이용하면 열교환기의 열효율을 개선할 수가 있다. 비공비 혼합냉매의
가장 큰 문제점은 2상 상태에서 냉매가 누설이 되는 경우 시스템에 남아 있는 혼합냉매의
조성비가 변한다는 것이다, 냉매가 2상 상태에서 누설되었을 때 증기압이 높은 성분이
먼저 누설이 되므로 새로운 조성비를 갖는 냉매가 시스템에 존재하게된다.
따라서 냉매의 누설이 생겨 재충전을 하는 경우 시스템에 남아있는 냉매를 전량 회수한 후
새로이 냉매를 주입해야하는 단점이 생긴다.
주요 비공비 혼합냉매에는 R404A, R407C, R410A 등이 있다.
14-2. 공비혼합냉매( azeotropic compound)
공비 혼합냉매는 서로 다른 두 개의 순수물질을 혼합하였는데도 등압의 증발 또는 응축
과정 중에 기체와 액체의 성분비가 변하지 않으며 온도가 변하지 않으며 온도가 변하지
않는 혼합 냉매를 공비혼합냉매라고 한다 즉 공비혼합냉매는 혼합냉매임에도 불구하고
순수냉매와 유사한 특성 을 지니고 있으며 등압의 증발 및 응축 과정 후에는 75PPM 이하가
바람직하다. 수분량의 측정은 공비혼합냉매는 이슬점과 기포선이 서로 만나게되어 기상과
액상에서의 성분이 서로 같아 순수냉매 와 같이 행동하는 냉매이다.
공비혼합냉매의 증발 또는 응측온도는 이 냉매를 구성하는 두개의 순수 냉매보다 낮은 경우가
대부분이다,
현재 사용하는 혼합 냉매는 R500, R501, R502,R506 ,R507 등이 사용되고있다.
< 혼합냉매의 종류 >
* R-500
1) 대기압에서 증발온도 -33.3℃
2) 카렌 이라는 상품명을 가지고있다.
3) 윤활유에 잘용해가되며 절연 내력이크다.
4) 혼합비 R-152 :25% R-12:73.8%
* R-501
1) 대기압 증발온도-41℃
2) 혼합비 : R-12 :25% R-22: 75%
* R-502
1) 대기압에서 증발온도 -46℃
2) R-22 보다 저온을 얻기위할때 사용된다.
3) 토출가스온도가낮고 냉동능력이크다.
4) 혼합비: R-22:48.8% R-115 :51.2%
* R-503
1) 대기압에서 증발온도 -89.1℃
2) 2원 냉동장치의 저온용 냉매로 사용된다.
3) R-13 보다 낮은 온도를 얻을때 사용된다.
4) 혼합비: R-23:40.1% R-13: 59.9%
15. 간접냉매 ( 브라인(Brine) )
브라인은 냉동장치 외를 순환하면서 피 냉각 물질로부터 감열에 의하여 열을 운반하는
매개체를 2차 냉매 또는 간접 냉매라고 한다. 브라인의 구비 조건은 열용량이 크고 전열이
양호하며 점성이 적어야한다. 응고점이 낮고 금속에 대한 부식성이 없어야 하고
누설시 냉장품에 손상을 주지 않아야 한다.
< 무기질 브라인 >
탄소(C)를 포함하지 않는 브라인으로 가격은 싸지만 금속의 부식력이 크다.
1) 염화칼슘(CaCL₂) 브라인
흡수성이 강하고 누설되어 식품에 접촉이 되면 떫은 맛이 나기 때문에 식품 저장용으로 사용하지 않고 제빙 냉장 등 공업용으로 널리 사용.
공정점 -55℃ 비중 1.2~1.24 be’ : 24~28
2) 염화나트륨(NaCL) 브라인
주로 식품 냉동에 사용. 공정점 -21℃ 비중 1.15~1.18 be’: 19~22 이며 금속의 부식력이
모든 브라인 중에 가장 크기 때문에 방청제를 사용해야하며 가격은 상대적으로 싸다.
3) 염화마그네슘(MgCl₂)브라인
염화칼슘 대용으로 일부 사용되는 정도이다, 공정점은 -33.6℃ 이며 금속에 대한 부식성은
염화칼슘 브라인보다 많다.
< 유기질 브라인 >
탄소(C)를 포함한 브라인으로 금속의 부식력은 적으나 가격이 비싸다.
1) 에틸렌 그리콜(C₂H6O₂)브라인
금속에 대한 부식성이 적어서 모든 금속재료에 적용 할 수 있다.
2) 프로필렌 글리콜
3) R-11 메틸렌 크로라이드 ( 초저온용에 사용된다)
브라인은 부식에 대한 방지대책이 있어야 하며 PH 값은 7.5~8.2 를 유지함이 이상적이다.
CaCl₂수용액은 브라인 1 리터에 대하여 중크롬산소다(Na₂OH) 1.6 g 씩 첨가하고
중크롬산소다 100g마다 가성소다 (NaOH) 27g 씩 첨가를 한다.
NaCl 수용액은 브라인 1리터에 대하여 중크롬산소오다 3.2g 씩 첨가하고 중
크롬산소오다 100g 마다 가성소다 (NaOH) 27g 씩 첨가한다.
15-1. 브라인의 장단점
1) 열용량이 클것( 비열이클것)
2) 전열이 양호할것
3) 점성이적을것, 응고점이 낮을것
4) 금속에대한 부식성이 없을것
5) 누설하여도 냉장품에 손상을 주지 않을것
6) 가격이싸고 구입과 취급이 용이할것
16. 프레온 냉매의 오존층파괴 현상
성층권에 도달한 프레온은 연쇄적으로 오존을 파괴하는데 CFC-11과 CFC-12를 예를 들면
다음과 같다.
CFC-11 : CFCL₃→ CFCL2 ＋ CL
CFC-12 : CF₂CL₂→ CF₂CL ＋ CL
이와 같은 모양으로 프롬 중의 염소원자가 유출되어 오존을 파괴하여 산소로 변화시킨다.
CL ＋O₃→ CLO ＋ O₂ CL ＋ O → CL ＋ O₂
즉 프레온 중에 포함된 염소가 오존을 파괴하는 원소이며, 1개의 염소원자는 연쇄반응에
의해 다량의 오존 분자를 파괴한다.
17-1. 온매의 특징과 장단점
특수 열매체는 보일러에서 물 대신 유체 다우삼, 카네크롤, 수은을 가열하여 낮은 압력에서도
고온의 증기및 고온도의 액체를 얻을 수 있는 것으로서 섬유공업이나 화학 공업에 많이 쓰인다. 열매체유는 열을 운반하는 기능을 하는 것으로 열매체유를 순환시키지 않고 직접 가열시 유는 100℃에서 400℃ 까지의 고온조건에서 장기적으로 사용되고 있으므로 열매체유의 선정시 다음과 같은 사항을 고려하여 선정해야한다.
1)열안정성이 좋아야한다.
열매체 장치는 100℃~400℃ 의 고온을 직접, 간접 가열에 의해 열교환기에 전달하는 장치로서
가열부의 관벽에 접촉된 유막은 보다 고온에 놓여져 강제순환 방식이라 하더라도 국부가열은
피할수 없으므로 이러한 조건은 열분해를 받기 쉽게 하여 경질탄화수소의 생성이나 슬러지의
생성으로 인한 탄화현상을 일으켜 열효율의 저하와 노화촉진을 초래한다. 경질 탄화수소의
생성은 인화점을 낮게 하여 화재의 위험성이 있고 열매체유를 펌프로 흡입할 때에 펌프의
케비테이션이 발생하여 장치의 손상을 초래할 우려가 있으며 증기압을 증가시켜 증발손실의
원인이 된다. 슬러지 생성은 관벽에 스케일을 형성하여 열효율의 저하와 국부가열에의한 크래킹 현상을 초래하여 관벽에 TAR 를 형성하여 열매체유의 순환을 방해한다. 열안전성 문제는 열매체유의 수명을 결정하는 가장 중요한 사항이며 열안정이 좋고 나쁨은 일차적으로 BASE OIL 에
따라 다르며 이차적으로 BASE OIL 의 정제도에 따라 좌우됨으로 열매체유의 선정에 중요한 판단 기준이 되어야 한다.
2) 산화 안정성이 좋을 것
열매체 장치에는 개방형과 밀폐형이 있으며 열매체유는 공기와의 접촉이 많을수록 또한 온도가 높을수록 산화촉진이 심하므로 개방형장치에 있어서는 밀폐형보다 가혹한 조건이 되기도 하지만 산화 안정성이 나쁘면 고온산화 물로 인하여 배관 라인이나 필터의 막힘이 생겨서 고장및 금속
부식의 원인이 되기도 합니다.
– 개방형( Open system)
열매체유의 액상순환 방식에서 팽창탱크에서 열매체유와 공기중의 산소가 직접 접촉하는
시스템을 말하며 열매체유는 공기와의 접촉면이 클수록 또한 온도가 높을수록 산화촉진이
심하여 팽창탱크에서 열매체유와 공기와의 접촉면이 작을수록 온도가 낮을수록 산화의 영향을
덜 받게되고 팽창탱크에서 유온이 50℃ 미만일 경우에는 산화의 영향을 거의 받지 않으므로
개방형인 경우에는 팽창탱크의 유온에 유의해야한다.
– 밀폐형( Closed system)
팽창탱크에 냉각된 오일이나 불활성 gas 로 밀봉된 시스템을 말하며 열매체유가 공기와의
접촉이 없으므로 산화를 방지함으로써 열매체유의 수명이 길어지는 장점이 있으나 열매체유의
노화에의한 저비점 물질의 생성으로 장치내에 증기압으로인한 압력 상승과 펌프에 케비테이션을 야기시켜 열매체유의 순환이 순조롭지못한 경우가있으며 불활성가스 관리에 많은 어려움이
따르므로 액상식순환 장치에서는 주위의 여건에 따라 고려해야 합니다.
3) 증기압이 가급적 낮을것
열매체장치에서 열매체유가 가열되었을때 휘발성이높은 즉 증기압이높은 열매체유는 고온에서 국부적인 베이퍼록(vapour lock) 현상에 의한 펌프의 케비테이션으로 순환 불량이나 기기의
마모 또는 밀폐 장치내의 압력상승과 누유로 인한 인화의 위험성 등이 있으므로 고온 에서의
증기압은 될 수 있는 한 낮은 것이 바람직하다.
4) 인화점,발화점,자연발화점이 높을것
인화점은 열 안정성과도 상관이 있으며 열 안정성이 나쁘면 고온 노화에 의하여 경질분의 생성에 의한 인화점의 저하로 볼수가있고 일반적으로 사용 경과와 더불어 다소의 인하점 저하는 불가한 현상이지만 인화점의 급격한 저하는 위험 신호이고 관리상에도 중요한 포인트가 된다.
열매체유는 인화점이 높은것일수록 화재방지에는 유리하며 특히 개방형의 경우에는 누유시
인화의 위험을 고려하지 않으면 안되고 될수 있는한 인화점이 높은것이 바람직하다.
그러나 인화점이 높아지면 점도가 같이 높아져 또 다른 의미의 결점이 생기게 된다. 기름을 가열해서 발생하는 증기에 불꽃을 접근시켰을 때 순간적으로 증기에 불이 붙은 온도를 인화점이라
하고 그후 가열을 계속해서 증기의 발생이 심해지고 불꽃을 접촉시켰을 때 5초 동안 연소가 계속되는 온도를 발화점이라 한다. 발화점에서 가열을 계속하여 발생된 증기가 불씨가 없는 상태에서 공기중의 산소와 결합하여 자연연소는 온도를 자연 발화점이라한다. 열매체유를 사용하는데 있어 인화점 및 발화점이 높은 것이 이상적이나 커다란 의미는 없으며 인화점 발화점보다는 자연발화점이 높은 것이 중요하며 특히 개방형인 경우 열매체유의 사용은 필히 자연발화점 이하에서만
사용해야 합니다.
5) 적당한 점도와 저온 유동성
열매체유의 점도는 장치 및 설계조건에 의해 결정되지만 펌프형식 용량,배관구경,길이 또는
겨울철의 가동온도와 유동성으로 인하여 설정기준이 상이합니다. 보통 점도가 높으면 유량
저하나 대류불량으로 국부 가열에 의한 조기 노화가 우려되며 점도가 낮아지면 순환성은 좋으나 인화점이 낮거나 증기압이 높은 등의 문제가 생기게되고 적정점도의 설정은 사용조건과 같이
중요한 항목입니다. 일반적으로 펌핑(pumping) 가능한 열매체유의 점도는 2700cSt 입니다.
6) 열팽창 계수가 적을것
모든 열매체는 가열하면 부피가 증가합니다. 팽창탱크의 적정 크기는 열매체유의 팽창계수와
사용온도에따라 결정이 됩니다.
예) 열매체유의 사용온도 250℃일 경우 부피 증가율은( 10℃ 기준)
(250-10)*6.7/10,000=1608/10,000
열매체 장치에서 가장 이상적인 팽창탱크의 크기는 총순환량 및 사용온도에
따라 변할 수 있으나 가동 전 팽창탱크 내에 열매체유가 1/3 정도 있어야하며
최고 온도 사용시 over flow 되지 않아야 합니다.
18. 열매종류
열매에는 여러 종류가 있으나 다우삼, 카네크롤, 수은, 물, 광유 등이 주로 사용되고 있다.
18-1. 다우삼A : 73.5% 의 Di-Phenol-oxide( C6H5)₂ 와 26.5 % Di- phenol(C6H5)₂의
혼합물이다.
18-2. 다우삼 E: Di-chloro-benzene (C6H₄CL₂) 의 혼합물이다.
18-3. 흡수액( 물 H2O + LiBr 리듐브로마이드)
흡수식 냉온수기에서 사용하는 열매로 물을 온매로 리듐 브로마이드 용액을 흡수제로 사용하여 냉방을
하는 매개체로 사용한다.
흡수액의 성질은 리듐브로마이드(LiBr ) 수용액을 사용하며 리듐브로마이드는 알카리 금속인
리듐(Li)과 할로겐 족인 브롬(Br)과의 화합물이며 식염(NaCl)과 유사한 성질을 지니고 있으며
흡습성이 강하고 화학적으로 극히 안정된 물질로서 대기 중에서 변질 분해 휘발 등의 변화가
전혀 없으며 산소와의 혼재시 금속에 대한 부식성을 지니지만 그렇게 우려할 사항은 아니다.
분자량 86.84 성분 Li 7.99% Br 92% 외관은 무색결정이며 비중은 3.464g/㎤(고체:25℃) 이며
융점 1265℃ 비열 0.4128 ㎉/㎏.k(25℃고체) 이며 융해도 184㎏/100k( H₂O) 25℃ 고체인 경우에 적용이 된다.
18-4. 카네크롤 (포리염화비페닐)
포리 염화 비페닐 PCB 는 벤젠환이 2개 이어진 비페닐 골격의 수소(H) 가 염소(Cl)로 치환이 된
것에 총칭을 말한다. 치환 염소의 수와 위치에 의해서 계산상 209종의 이성질체가 존재하며
실제의 시판품도 100 여종이 넘어가고 있습니다. 1881년 독일에서 취미트와 몬산트에 의해서
처음으로 합성되어 공업화가 되었으며 불연성으로 안정성, 절연성, 전기적 특성이 뛰어나는
것으로부터 콘덴서의 절연유와 윤활유 도료 등에 사용되고 특히 가열 냉각해도 성질이 변하지
않는 특성을 이용하여 온매, 또는 열매체로 널리 사용되어지며 다음과 같은 특징이 있다.
성상은 비중이 1.44(30℃) 이며, 융점이 233-253 ℃ 비점이 603℃ 물에 대한 용해도
10-10-^2㎍/ml 이고 증기압은 <10-^2pa 이며 오크타노르/수분배 계수 5.58-6.57 이다. * 카네크롤의 장점 - 불연성으로 가열, 냉각하여도 성질이 변화하지 않는다. - 절연성으로 전기적 특성이 뛰어나다. - 물에 녹지 않지만 유기용매에 잘 녹는다 - 점착성이 우수하다.
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