터보냉동기용 냉매 문제 및 대책

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목         차

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◉ 터보냉동기 냉매문제

◉ CFC-11 대체 냉매인 HCFC-123 문제점

◉ 터보냉동기의 냉매에 대한 향후방향

◉ 냉매에 관한 참고사항

◉ 저압냉동기와 고압냉동기 비교

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터보냉동기 냉매문제

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1. 터보냉동기에 일반적으로 사용하는 냉매

   1) CFC(Chloro Fluoro Carbon)

      - CFC-11 (R-11)

      - CFC-12 (R-12)

   2) HCFC(Hydro Chloro Fluoro Carbon)

      - HCFC-22 (R-22)

      - HCFC-123 (R-123) : R-11의 대체 냉매로 개발 되었음

   3) HFC(Hydro Fluoro Carbon)

      - HFC-134a (R-134a) : R-12 및 R-22의 대체 sdoao로 개발되었음

2. CFC 규제 현황

NO	시    기	현        황	비고
1	1972.	․미.일 EC등의 후레온 제조업체가 CFC의 환경에 미치는 영향을     연구하기 시작	해외
2	1974.	․미국의 California대학 F. S. Rowland 교수와 M. J. Molina 박사가    CFC로 오존층 감소와 인류, 생태계에의 영향을 줄 가능성 발표	해외
3	1977.	․UNEP에 오존문제 조정위원회를 설치함으로써 오존문제 검토   개시	해외
4	1978.	․미국에서 프레온 11, 12을 분사제로하는 에어졸제품의 제조금지	해외
5	1979.	․캐나다, EC에서 에어졸용 프레온의 사용금지	해외
6	1980. 12.	․OECD(Organization For Economic Cooperation and Development)    회의에서 일본, ec가 프레온 11, 12의 생산 능력동결, 에어졸용 프    레온의 삭감노력을 표명	해외
7	1985. 3.	․UNEP에서 오존층 보호를 위한 비엔나 조약체결	해외
8	1987. 9.	․UNEP에서 오존층을 파괴하는 물질에 관한 몬트리올의정서 채택   - 주내용 : 오존층 파괴물질의 생산과 사용을 제한   - 가입국 : ‘87. 9 - 25개국              ‘91. 8 - 72개국	해외
9	1988.	․국내에서는 김효경교수가 공기조화 냉동공학회 추계 학술대회에서   『냉매소고』란 발표를 통하여 처름으로 CFC 문제를 제기하는 계    기가 됨,	국내
10	1989. 5.	․UNEP 빈조약, 몬트리올의정서 제1차 체결국 회의를 헬싱키에서     개최.   - 향후의 규제 강화 표명	해외
11	1990. 6.	․몬트리올의정서 체결국 제2차 회의를 런던에서 개최   - 개정 몬트리올의정서 채택	해외
12	1991. 1. 14.	․국내에서 오존층 보호를 위한 특정물질의 제조규제등에 관한 법률    을 제정 공포 (‘91. 11. 21일 동법시행령, 시행 규칙 제정 공포)	국내
13	1991. 6	․몬트리올의정서 체결국 제3차 회의를 나이로비에서 개최   -규제물질을 포함한 무역제한 List채택	해외
14	1992. 5. 27	․한국 몬트리올의정서 가입	국내

3. CFC 규제 최근 현황

  * 몬트리올의정서 체결국 제4차 회의(1992. 11)

규제 대상물질	몬트리올의정서 체결국 제4차회의(안) (‘92.11) (현재 규제 현황)
CFC - 11      - 12      - 113      - 114      - 115	1994년 1월 1일부터 1986년비 25%이하로 축소 1996년 1월 1일이후 전폐
HCFC 과도물질 HCFC - 22 HCFC - 123	1996년 1월 1일이후 : (‘89 CFC소비량 * 0.031) + ’89 HCFC소비량 = “A" 2004. 1. 1부터 A의  65%까지 축소 2010. 1. 1부터 A의  35%까지 축소 2015. 1. 1부터 A의  10%까지 축소 2020. 1. 1부터 A의 0.5%까지 축소 2030. 1. 1이후 전폐
HFC	규제 없음

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CFC-11 대체 냉매인 HCFC-123 문제점

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1. HCFC-123에 관한 최신 뉴스 (1991. 7. 26.)

   미국 대체냉매 제조자들의 대체냉매 독성 시험기관(Program for Alternative Fluorocabon Toxicity      Testing)이 2년간에 걸친 공물시험결과를 환경보호기관(EAP)에 알린 내용은 다음과 같다.  “300,       1,000,  5,000ppm의 HCFC-123이 있는 환경에서 살아온 숫쥐의 췌장과 불알에서 양성종양이 발견”      되었다.  이 양성종양은 쥐의 生의 마지막 단계에서 발견되었으며 사망케 하거나 활동을 저해하지는     않았지만 앞으로 좀더 주의를 필요로하는 요인으로 지적되었다.

2. 대체냉매 제조자 반응

   a) Du Pont : 현재 8내지 12시간 동안 공기노출량 (Air Exposure Limit. AEL)을 100ppm에서 10ppm                  으로 줄일 것.  새로운 시험결과에 따라 AEL은 더 낮아질수도 있다. 

                그러나 HCFC-123은 냉동 공조용으로는 계속 쓸 수 있다고 고객을 확신시키고 있다.

   b) Genetron : AEL을 40시간 동안은 5ppm, 10시간 동안은 10ppm으로 낮추었다.  복잡한 시험 데이                   터가 완전히 규명될 때까지 HCFC-123의 출고를 중지시키겠다.

   c) ICI America : 공기 노출을 삼가고 AEL을 100ppm으로 제한 시키도록 권장

3. 터보 냉동기 제조자 반응

   a) Trane : ASHARE Standard 15R의 권장사항에 따르는 한 HCFC-123을 안전하게 쓸 수 있고, 대                체냉매 HCFC-123가 주입된 터보를 계속 공급할 것임.

   b) York : 최근의 독성 Test는 미리 예견 된 것으로 HCFC-123 존재를 변경시킬 수 없는것이며,                   HCFC-123과 관련된 모든 사항이 계속 유지될 것임.

   c) Carrier : 안전시험에 관한 보다 구체적인 정보가 나타날 때까지 잠정적으로 HCFC-123 으로는                  공급 중단(*Carrier는 HCFC-123와 HCFC-22기종 개발을 동시에 하여 왔었음)

4. HCFC-123 사용에 대한 주의점

  HCFC-123 냉매 제조 업체인 미국 DUPONT에서 발표한 “Recommendations for storage, Handling     and Use of SUVA Centri-LP (HCFC-123)"에 따르면 다음과 같이 취급, 누출한계, 알람레벨에 대해    서 규제하고 있음 - 상세사항 첨부 참조

  1) 취급주의

     - Leak가 일어나는 경우 방독면을 즉시 착용할 수 있어야 한다.

     - HCFC-123를 취급하는 사람은 방독면 사용에 대한 훈련이 되어야하고 OSHA1910. 134에 대해서         매년 시험되어야 한다.

     - HCFC-123 냉매 드럼을 빌딩내 저장할 경우 10ppm 이하로 모니터 되어야 한다.

     - HCFC-123 드럼의 개방은 침투성 솔벤트 성질에 견딜 수 있는 Shut-off 밸브를 사용해야 한다.

        ── 이하생략 ──

  2) 누툴 한계

     - 평균 10ppm(1.7gramsat at 70°F  in a 10'*10room)

     - 짧은 시간누출은 30ppm을 초과하지 않아야 한다. 10ppm(5.1grams, at 70°F  in a 10'*10'*10room)

     - 비상 누출 한계 - 1시간에 1,000ppm을 초과하지 않아야 한다.

                        (170grams, at 70°F  in a 10'*10'*10room)

                      - 1분에 2,500ppm을 초과하지 않아야 한다.

                        (425grams, at 70°F  in a 10'*10'*10room)

  3) ALARM 레벨

     - 0-2PPM : NO ACTION

     - 3-9PPM : NO ACTION

     - LEVEL 1 ALARM - 시스템에서 Leak가 10PPM일어날때 ALARM이 울어야 한다.

     - LEVEL 2 ALARM - 즉시 OPERATOR가 그 지역을 벗어 나도록 ALARM이 울려야하고

                            Ventilation이 작동해야 한다.

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터보 냉동기의 냉매에 대한 향후 방향

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1. 미국

   1) 1992년까지 설치된 현황

      CFC - 11 : 30%

      HCFC - 123 : 20%

      HCFC - 22 : 33%

      HFC - 134a : 17%

   2) 정부 입장

      미국 정부에서 공식적으로 냉동기 냉매 R-123사용에 대한 규제는 없고 안지 ARI-15에서 누설 허        용한도를 10PPM으로 대폭 줄이고 있음.

      이는 냉동기 Maker인 Carrier, York, Trane등의 입장이 다르며, Trane의 경우 사용을 Near"0"          Leak로써 공급한다고 발표하고 있는 실정임.

   3) 향후 경향

      상기 현황과 같이 터보 냉동기의 냉매는 CFC 규제로 신규 냉동기의 CFC-11사용은 중지 되었고        대체냉매 초기 개발품인 HCFC-123가 냉매의 독성문제가 알려지기 전에 약 2-3년간 사용되었으        나 현재는 HCFC-22와 HFC-134a로 냉매 사용이 변하고 있음.

2. 일본

   1) 1992년도까지 설치 현황

      CFC - 11 : 85%

      CFC - 12  :  4%

      CFC - 113 : 11%

      CFC - 114 : a little

     HCFC - 22  : a little

   2) 일본정부

      “EFFECTIVE NOVEMBER 1. 1992 THE JAPANESE CONSTRUCTION MINISTRY ISSUED        A GUIDELINE FOR DESIGNING NEW GOVERNMENTAL FACILITIES UTILIZING ONLY         ZERO OZONE DEPLETION HFC REFRIGERANTS AS THE PREFERRED LARGE CHILLER        APPLICATION."

      상기와 같이 일본 건설청은 대형 냉동기에서 오존층 파괴 지수가 “0”인 HFCSODAO(HFC-134A)        사용을 공공기관설비에 대해서 사용하도록 했다.

   3) 향후 경향 - “첨부 자료 참조”

      ; 주요냉매 협회들은 몬트리올의정서 체결국 코펜하겐 협의에 따라 HCFC-22와 HCFC-123 사용          을 일본 정부에 신청했으며, 그들은 HCFC 냉매는 중간 과정으로 필요하고 궁극적으로 추후 냉          동기의 냉매는 HFC를 사용 할것으로 생각하고 있음.

3. 호주 - 첨부의 호주정부 공문 참조

   1992. 12. 14일자 호주 정부 공문은 HCFC-123은 독성 레벨이 측정되고 그 결과의 검토가 완료 될      때까지 앞으로 공공기관공사에 사용되지 않도록 했다.

4. 냉매에 대한 향후 방향

   앞서 미국, DFL본 호주에서와 같이 가까운 장래 CFC-11 냉매(1994. 1.1 사용금지)를 사용하는 냉동     기 생산은 중단되고, HCFC-123냉매는 독성 문제로 사용을 기피할 것으로 예상되며 HFC-134a 전단     계로 HCFC-22 냉매를 사용하는 냉동기가 점차 확대되고, HCFC-22 냉매 사용도 2030년 이후 금지     되므로 궁극적으로는 HFC-134a를 사용하는 냉동기가 시장을 점유할 것이 거의 확실시됨.

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냉매에 관한 참고 사항

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1. 오존층 파괴 지수 및 허용누출

냉매	오존층파괴지수	허용누출수준(PPM)
CFC  -  11	1	1,000
HCFC - 22	0.05	1,000
HCFC - 123	0.02	10
HFC  - 134A	0	1,000

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  저압냉동기(CFC-11, HCFC-123)와 고압냉동기(HCFC-22, HFC-134a) 비교

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	CFC-11/HCFC-123	HCFC-22/HFC-134a	비고
장점	․법규상 안전요원 불필요 ․HIGH PURGE SYS. 이 반드시 필요 ․냉매로써 불안정 하다(독성, 발화성) ․INPUT kw/RT가 많다	․HIGH PURGE SYS 불필요 ․냉매로서 안전성이 높다 ․INPUT kw/RT가 적다 ․중량 및 설치공간이 작다 ․ALARM MONITORING 장치가      불필요하다 ․R-22의 냉매가격이 R-11, R-123보다   저렴 ․냉매방출이 적다 ․법규상 안전요원이 필요   (법정 냉동톤 40R/T 이상)	안전변
단점	․중량 및 설치공간이 크다 ․ALARM MONITORING 이 필요 ․냉매가격이 고가이다 ․냉매방출이 많다   (RUPTURE DISC)