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새로운 냉매 부상 후 이를 이용한 히트펌프 압축기 개발

관리자
2019-02-08

새로운 냉매 부상 후 이를 이용한 히트펌프 압축기 개발

로버트 캐머 박사Emerson Climate Technologies GmbH, Germany


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새로운 유럽규정이 발효되면서 히트펌프에도 쓸 수 있는 새로운 냉매가 등장하고 있다. 이와 함께 이 냉매를 사용하려면 새로운 압축기는 어떤 식으로 설계해야 하는지 논의가 제기되고 있다. <그림 1>에는 현재 사용하고 있는 냉매와 새로운 대체 냉매를 개괄하였다. x축은 지구온난화지수(Global Warming Potential, GWP)이고 y축은 압력, 냉각용량, 열용량 등의 지표를 나타낸다. 이런 냉매의 대표적인 용례도 함께 제시했다. 가장 오른쪽에 있는 것이 2088 GWP로 가장 많이 사용하는 R410A 냉매이고 GWP 수치 1500~2000 인 R407F 와 R407A는 중간 냉매라 한다. 이런 냉매는 모두 A1등급 냉매로 인화성이 없다.

GWP가 낮은 쪽에 있는 냉매는 인화성이 있으며, A2L 나 A3 범주에 속한다. GWP가 1인 CO2는(당연하지만) 인화성이 없기 때문에 이 구역에서 관심이 집중되는 후보 물질 중에서는 이례적이며, GWP가 675인 R32는 HFO 분자 R1234yf 와 R1234ze를 매개로 하는 다른 저압력 냉매 혼합물질처럼 인화성이 있다. 냉매 제조사는 이 두 가지 HFO 대체물질을 적절히 혼합하여 R404A와 같은 전통적인 냉매의 열역학적 행동을 할 수 있는 혼합비를 찾기 위해 안간힘을 쓰고 있다. 본 고에서는 대체물질 R32, R290, R1234yf, R1234ze 외에도 HFO 와 다른 물질을 혼합한 L41을 주로 다룰 것이다 .

미래의 압축기 기술을 논하려면 반드시 적절한 기준이 필요한데, <그림 2>에 압축기 기술, 냉매, 구동 기술별로 히트펌프 압축기를 나누어 보았다.

왕복식 압축기나 회전식 압축기도 있지만 오늘날 히트펌프 압축기 대부분은 스크롤(소용돌이식) 설계를 따르고 있다. 스크롤 압축기가 히트펌프 압축기의 표준이 되어 있는 상태다. 냉매 쪽을 보면 R410A와 R407C가 균등하게 양분하고 있으며 R134a는 상대적으로 시장점 유도가 낮다. R410A는 과거에 가장 큰 영향력을 행사하였고, 앞으로도 기준 역할을 하게 될 것이다.

모터 기술 쪽에서는 상당수가 아직도 정속 모터를 사용하고 있지만 변속모터도 시장점유율이 높은 편이며 공기-물(air to water) 히트펌프 쪽에서는 빠른 속도로 성장하고 있다. 물-물(water to water) 히트펌프의 경우 고정속도 기술이 아직은 우세한 편이다. 신형 히트펌프 설치 가능성을 보면 변속 모터가 우세한 기술이 될 것으로 내다보고 있다. 


중략 

히트펌프공조 2014년 3월 해외기술동향