포커스: 천연 냉매

ATMOsphere의 창립자이자 CEO인 마크 샤세로(Marc Chasserot) 씨는 2022년 칠벤타(Chillventa) 박람회에서 Güntner가 주최한 토론에서 “최근 10년 동안 천연 냉매는 여러 부문에서 지배적인 요소가 되었습니다.”라고 선언했습니다. 이는 냉장 및 냉각 부문에서 지구와 인간의 건강에 해를 끼치는 것으로 밝혀진 합성 냉매에 대한 천연 대안이 빠르게 성장하는 현상을 가리킵니다.

Güntner는 오랜 시간 동안 천연 냉매, 특히 이산화탄소, 암모니아 및 탄화수소를 즐겨 사용해 왔습니다. Güntner의 전무이사인 마이클 프라이허(Michael Freiherr) 씨는 “2022년에 우리가 판매한 제품의 거의 절반은 천연 냉매와 함께 사용되며, 앞으로 그 비율이 급격히 증가할 것으로 예상합니다.”라고 말합니다. “지구에 아주 유익한 일이죠.”
먼저, 천연 냉매의 다양한 이점을 살펴봅시다.

합성 냉매의 흥망성쇠

연속적인 합성 냉매 가스는 유해한 것으로 판명되었습니다.


1937년, 미국 공학자 토머스 미즐리 주니어(Thomas Midgley Jr)는 화학 분야에서 공로를 인정받아 미국화학회(American Chemical Society)의 프리슬리 메달을 수상했습니다. 그의 업적은 냉매로 사용할 수 있는 무독성 및 불연성 가스인 클로로플루오로카본(CFC), 히드로클로로플루오로카본(HCFC) 및 히드로플루오로카본(HFC) 중 첫 번째인 프레온을 개발한 것입니다. 이후 수십 년 동안 이 냉매는 산업용, 상업용 및 가정 냉장용으로 널리 사용되었습니다.

그러나 미즐리의 발명품은 지구에 유해한 것으로 판명되었습니다. 1970년대에 과학자들은 CFC가 지구를 자외선으로부터 보호하는 지구의 오존층에 심각한 피해를 준다는 사실을 발견했습니다. 1987년에 몬트리올 의정서는 그들의 사용을 사실상 금지했습니다. 정도는 덜하지만, 유사하게 오존층을 손상시키는 HCFC 또한 이제 전 세계적으로 거의 완전히 제거되었습니다.

현재 전 세계적으로 가장 일반적으로 사용되는 합성 냉매는 HFC입니다. HFC는 오존층에 해를 끼치지는 않지만, 지구 온난화 지수(GWP) 측면에서는 이산화탄소보다 수백~수천 배 더 강력한 온실 가스입니다.

최근 개발된 HFC의 합성 대체물은 하이드로플루오로올레핀(HFO)으로, 지구 온난화 지수가 HFC의 0.1%에 불과합니다. 그러나 HFC와 HFO 모두 분해되면서 트리플루오로아세트산(TFA)을 생성하는데, 많은 과학자들은 이 물질이 환경, 해양 생물 및 인간에 해롭다고 믿습니다.

변화가 필요한 이유

천연 냉매로의 전환에는 다양한 요인이 작용합니다.

규제
유해한 영향을 끼치는 합성 냉매의 사용에 대한 엄격한 규정이 적용된 것은 자연스러운 일입니다. 2016년, 197개국은 향후 30년 동안 HFC 소비와 생산을 80% 이상 줄이겠다는 서약을 담은 몬트리올 의정서 개정안을 채택했습니다. 그러나 여러 국가와 지역은 자체적으로 보다 엄격한 규제 조치를 도입했습니다. 예를 들어, 유럽에서는 EU의 F-Gas 규정을 통해 2030년까지 HFC를 포함하는 플루오르화 가스의 배출량을 3분의 2로 줄이려고 합니다. EU 내에서 제조 및 사용할 수 있는 화학 물질을 규제하는 EU의 REACH 규정은 특정 HFC에 대한 금지로 이어질 수도 있습니다.

샤세로 씨는 이렇게 말합니다. “F-Gas 규정은 천연 냉매의 사용 장려 방면에서 냉장 및 냉각 산업에 전 세계적으로 가장 중요한 법률입니다.” “EU 이외의 지역, 특히 미국에서는 F-Gas 규정을 따라야 할 모델로 간주합니다.”

미국은 2020년 의회에서 제정된 AIM(American Innovation and Manufacturing) 법에 따라 2036년까지 미국 내 HFCs 생산 및 소비를 85%까지 단계적으로 줄이는 것을 목표로 합니다. 미국 국가 환경 보호국(EPA)은 향후 몇 년 이내에 특정 HFC가 포함된 제품의 제조, 판매 및 수입의 금지를 제안합니다.

HFO의 유해한 영향에 대한 연구가 계속됨에 따라 HFO 사용을 줄이기 위한 규제도 도입될 가능성이 있습니다.

ESG에 대한 우려
이제 환경 문제는 기업의 의사 결정에 매우 중요한 요소가 되었습니다. 금융 서비스 회사인 모닝스타(Morningstar)의 최근 설문 조사에 따르면 10개 중 9개 기업은 현재 환경, 사회 및 거버넌스 관행을 관리하기 위한 공식 전략을 이미 가지고 있거나 개발 중입니다. 기업들은 특히 파리기후변화협약과 관련하여 온실가스 배출량을 대폭 감축해야 할 필요성에 대한 책임을 인식하고 있습니다.

코로나19 대유행 이후, 기업들은 지구 환경에 대한 주주와 소비자의 우려가 크게 증가하는 것을 목격했습니다. 보스턴 컨설팅 그룹(Boston Consulting Group)의 연구에 따르면 8개국 3,000명의 응답자 중 거의 4분의 3이 환경 파괴가 인간을 위협한다는 사실을 더 깊이 인식하는 것으로 나타났습니다. 또한, 비슷한 비율의 응답자들이 환경 문제가 건강 문제만큼이나, 또는 그 이상으로 우려된다고 답했습니다.

기업이 탄소 배출뿐만 아니라 지구에 미치는 전체적인 영향에 대해서도 우려하는 이유입니다. 컨설팅 회사 가이드하우스(Guidehouse)의 이사이자 에너지 및 지속 가능성 전문가인 안드레아스 허머링크(Andreas Hermelink) 씨는 이렇게 말합니다. “기본 원칙은 ‘해를 끼치지 않는 것’입니다. 온실 가스뿐만 아니라 피해를 줄 수 있는 솔루션 일체를 피하는 것이죠.”

경제적 요인
대출 및 투자 결정에서 환경 요인의 역할이 더 커지면서, 금융 부문은 천연 냉매로 전환하는 데 점점 더 큰 역할을 하고 있습니다. 예를 들어, 전 세계 은행 자산의 40% 이상을 대표하는 탄소중립은행연합(Net-Zero Banking Alliance)는 2050년까지 대출 및 투자 포트폴리오를 순 제로 배출량과 일치시키는 데 전념하고 있습니다. 냉매로부터의 직접 배출은 점점 더 이 방정식의 일부로 간주되고 있습니다.

향후 규제 대상이 될 수 있는 자산을 피해야 하는 재정적 이유도 있습니다. “물론 HFO 솔루션에 투자할 수는 있지만, 몇 년 안에 지역에 따라 HFO 솔루션이 금지될 수 있다는 사실을 분명히 인지해야 합니다.”라고 허머링크 씨는 말합니다.

샤세로 씨 또한 동의합니다. “이러한 종류의 솔루션에 대한 투자에는 실질적인 위험이 있습니다. 이는 곧 빠른 시일 내에 솔루션을 교체해야 할 수도 있다는 뜻입니다.”

더 자연스러운 미래

미래는 천연 냉매를 가리킵니다.


천연 냉매는 합성 냉매와 연관된 모든 문제에서 자유롭습니다. 온실가스 배출량이 미미하거나 전무하고, 환경 위험이 없으며, 미래의 규제 및 비용이 많이 드는 수리에서 자유롭습니다. 천연 냉매의 사용은 지속 가능한 산업화, 안전하고 지속 가능한 도시, 기후 행동 및 해양 안전이라는 UN의 지속 가능한 개발 목표 중 네 가지를 지원합니다. 

“천연 냉매는 재생 가능 에너지와 동일한 관점에서 봐합니다.”
MICHAEL FREIHERR 전무 이사 겸 CTO, 유럽

Güntner는 수년 동안 천연 냉매를 사용하여 에너지 효율적인 솔루션을 개발해 왔으며, 천연 냉매를 사용하는 동급 최강의 솔루션 제조업체에 대한 승인 스탬프인 ATMOsphere 라벨을 최초로 받은 회사 중 하나입니다. Güntner는 또한 CO₂및 암모니아 솔루션을 위한 자체 첨단 실험실을 갖추고 있으며, 여기서 실험, 연구 및 개발을 수행하여 신뢰할 수 있는 사용 데이터를 제공합니다.

Güntner의 북미 및 라틴 아메리카 최고 기술 책임자인 이언 런지(Ian Runsey) 씨는 “최근 몇 년 동안, 시스템 내 냉매 재고를 줄이고 새로운 튜브 형상을 개발하는 데 특별히 많은 노력을 기울였습니다.”라고 말합니다. “특히 암모니아의 경우, 증발기로의 공급 방법을 최적화하여 훨씬 적은 냉매를 사용하는 방법을 찾고 있습니다.”

또한 기술의 발전 덕에, 천연 냉매를 사용하는 시스템은 합성 냉매를 사용하는 시스템에 비해 비용 면에서 경쟁력을 얻고 있습니다. 점점 더 많은 경우, 특히 대규모 암모니아 시설에서 천연 냉매가 더 저렴하다는 사실이 입증되었습니다. 이것은 천연 냉매의 성장을 이끄는 또 다른 요인입니다.

“천연 냉매가 사용되기 시작한 것은 1세기가 넘었으나, 진정한 부흥기는 대형 슈퍼마켓 체인이 CO₂를 사용하기 시작한 2000년대라고 할 수 있습니다.”
FRANZ SPERL 제품 관리자, GÜNTNER

라고 말합니다. “그러나 이제 천연 냉매의 사용은 엄청나게 증거했습니다다. 사람들은 일상 생활에서 천연 냉매가 얼마나 널리 사용되는지를 종종 간과하고는 합니다. 요즘, 거의 모든 가정용 냉장고는 프로판으로 작동합니다. 안전하게 구축할 수 있는 이 입증된 기술을 더 많은 분야에 사용하는 것은 당연한 일입니다.”


실생활에서의 천연 냉매

천연 냉매를 사용하는 Güntner의 혁신적인 기술 솔루션은 전 세계의 냉동 및 냉각 시스템에서 찾아볼 수 있습니다.

CO, 캐나다
이산화탄소는 무독성 및 불연성이며 슈퍼마켓에서 대규모 냉장 설비에 이르기까지 다양한 환경에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 2021년 캐나다 퀘벡주의 과일 가공업체인 엠블럼 크랜베리(Emblem Cranberry)는 세계에서 가장 큰 초임계 CO₂ 냉각 시스템 중 하나의 개발을 완료했습니다. 이 시스템에 포함된 hydroBLU를 장착한 Güntner V-shape VARIO 가스 쿨러 덕분에 에너지와 물 소비를 모두 줄일 수 있습니다.
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CO, 노르웨이
오슬로 외곽에 위치한 50,000m2 규모의 스노(SNØ) 실내 겨울 스포츠 센터는 알파인 슬로프 3개와 1km에 달하는 크로스컨트리 트레일을 자랑합니다. 이산화탄소를 사용하는 Güntner Cubic VARIO 유니트쿨러 28대와 EC 팬이 이 거대한 공간을 -2 °C로 일정하게 유지합니다. 이는 노르웨이에서 가장 큰 초임계 CO₂ 냉각 시스템입니다. 또한, 이 스포츠 센터는 발생한 폐열을 주변의 집과 사무실을 따뜻하게 하는 데 사용해 일종의 열 펌프 역할을 합니다.
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CO, 일본
베니레이 로지스틱스(Benirei Logistics)는 일본 오사카에 있는 냉장 보관 창고를 개조하면서 유해한 R22 HCFC 냉매를 사용하는 시스템을 CO₂로 교체했습니다. 새로운 시스템은 Güntner의 hydroBLU를 장착한 V-shape COMPACT 가스 쿨러 및 EC 팬을 사용합니다. 콘덴싱 랙을 제공한 파나소닉의 총책임자 가쿠 시마다(Gaku Shimada) 씨는 “당사는 고품질 제품, 신뢰할 수 있는 서비스 및 전 세계적으로 CO₂ 드라이쿨러를 제공하는 광범위한 실적을 이룬 Güntner를 선택했습니다.”라고 말합니다.
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암모니아, 브라질
암모니아는 GWP가 0이며 식품 저장 냉장 시스템에 널리 사용됩니다. 브라질의 상프란시스코 리버 밸리(São Francisco River Valley)에 위치한 포도 생산업체 아그리발레(Agrivale)의 18년 전에 지어진 암모니아 냉장 시스템은 Güntner Cubic VARIO 유니트쿨러 6대를 사용해 개조되었습니다. 이는 이전의 열교환기보다 더 적은 암모니아를 사용하는 동시에 더 가볍고 컴팩트합니다.
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프로판, 오스트리아
오스트리아 인스브루크에 새로 건설된 IKB 데이터 센터에는 프로판을 냉매로 사용하는 Güntner V-shape VARIO 드라이쿨러 두 대가 있습니다. 프로판은 GWP가 미미할 뿐만 아니라 가장 일반적인 HFC 냉매보다 에너지 효율적입니다. 건설 회사 스트라이트-TGA(Streit-TGA)는 2020년, 수행하는 프로젝트에 천연 냉매만을 사용하기로 결정했습니다. 경영 파트너인 알렉산더 스트라이트(Alexander Streit) 씨는 “환경적 이점뿐만 아니라 고객을 위한 효율성이 뛰어나고 비용이 절감됩니다.”라고 말합니다.