냉매의 개념, 종류, 역사, 전망

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 냉매의 개념과 정의

Ⅲ. 냉매의 역사 및 발전

Ⅳ. 냉매의 종류
1. 에테르
2. 암모니아 R717
3. 이산화탄소 R744
4. 아황산가스 R764
5. 염화메틸 R40
6. 염화에틸 R160
7. CFC계
8. 기타

Ⅴ. 냉매의 변화

Ⅵ. 환경적인 측면
1. 기후변화
2. 성층권 오존 파괴
3. 기타

Ⅶ. 이상적인 냉매

Ⅷ. 냉매 선택기준
1. 효율
2. 독성
3. 가연성
4. 향후 유용성
5. 원가

Ⅸ. 칠러 전쟁

Ⅹ. 결 론

[참고 자료]

본문내용

7(암모니아)도 반드시 여러 가지 사항을 고려해야 한다. 사실 암모니아는 적절한 응용 분야에서 매우 뛰어난 냉매이다. 예를 들어 식품, 음료수 처리와 저장소 그리고 아이스링크의 냉동과 같은 산업용 과정에는 아주 좋은 냉매이다. 그러나 암모니아는 사고로 인해 누출이 생길 경우 많은 사람의 안전을 위협할 만한 장소에 적용하는 것은 적당하지 않다.
흡수식 사이클 칠러는 전형적으로 크고 값이 비싸다. 그러나 폐열이나 저가의 열 또는 연료를 사용하여 구동하면 작동비용이 더 적게 든다. 또한 전력 수요가 관심의 대상인 지역에서는 피크 전력수요를 감소시키는 전략적인 측면도 있다. 흡수식 칠러의 효율은 증기압축식 사이클에 비해 비교적 낮은 편이므로 대부분의 지역과 응용 분야에서 증기압축식에 비해 TEWI 또는 LCWI가 더 높거나 훨씬 더 높은 값을 나타낸다.
컵에 물이 부분적으로 찬 것에 대해 오래 전부터 논쟁이 있어 왔다. 철학자들은 컵에 물이 반이 차있는 것인지 혹은 반이 비어 있는 것인지에 대해 논쟁을 벌인다. 반면에 엔지니어들은 요구 사항에 비해 컵이 너무 크냐, 작으냐에 관심을 둔다. 냉매에 관한 반쪽의 진실은 이와 비슷한 반응을 불러일으킨다. 냉매 문제에 대한 답은 냉매들이 반만 맞느냐 혹은 반만 맞지 않느냐가 아니다. 사실 사람들은 대개 적절한 질문을 하지 않고 있다. 중요한 것은 요구 사항에 맞느냐 하는 것이다.
앞으로는 R-134a, R-407C, R-410A, 다른 혼합냉매 또는 R-717(암모니아)를 사용하는 새로운 칠러들이 R-22 칠러를 대체하게 될 것이다. R-134a는 계속 사용하게 될 것이고 매우 큰 용량을 내는 칠러 즉 15MW(4300톤)을 초과하는 칠러와 같이 제한된 시장에서 독점적인 냉매가 될 것이다. 어려운 전환 작업은 R-123 칠러에 관한 것인데 그 이유는 R-123을 대체할 수 있는 모든 냉매를 살펴본 결과 성능과 안전성4,9-10을 절충해야 하기 때문이다. 가장 분명한 해결책은 R-123을 몬트리얼 의정서와 국내법규 하에서 시행되고 있는 전폐에서 제외하는 것이다. 이 같은 전폐 면제 조치는 칠러용 냉매인 경우로만 제한시킬 수 있다. 사실 R-123은 오존층에 대한 영향이 인식할 수 없을 정도로 미미하고 지구온난화를 감소시키는 장점이 상당히 크며 또한 냉매들 중에서 대기 중 수명이 가장 짧은 편에 속하므로 면제에 대한 과학적 정당성이 매우 강하다.
R-245fa는 3-15 MW(850-4300 톤)의 대용량에서 다단압축기를 사용함으로써 R-123의 효율에 근접할 수 있는 잠재성을 지니고 있다. 그러나 냉매로서 상업화하는 데는 여전히 불확실한 점이 많이 남아 있다. 이 냉매의 사용은 적절한 생산 수준에 이르기 위해 시장에서 R-245fa를 폼블로잉 에이전트로서 얼마나 넓게 받아들일 것인지에 달려있다. 많은 회사가 이를 수용한다 하더라도 그 제조과정을 고려해 볼 때 R-245fa는 다른 냉매들보다 원가가 더 많이 들것으로 보인다. 또한 장비제조업자들에게 결정적으로 중요한 요소는 과연 이 냉매가 확실하게 장기간 사용 가능하냐 하는 것이다.
R-601(n-펜탄), R-601a(이소펜탄) 또는 그것들의 혼합물을 사용하자고 제안하는 것은 특히 위험할 것이다. 이런 하이드로카본은 가연성이 높고 원심식 칠러에 필요한 충진량이 크므로 큰 폭발을 일으킬 수도 있다. 또한 칠러가 대기압 이하에서 작동해야 하므로 공기 침투의 위험이 있어 압축되었을 때 폭발할 가능성이 있다. 안전성에 관한 문제는 별도로 하더라도 참고문헌 4와 9에서 드러난 것처럼 어떠한 하이드로카본이나 R-717(암모니아)도 칠러의 작동조건에서 R-123의 효율을 따라갈 수 없다.
Ⅹ. 결 론
여러 종류의 냉매들에 대하여 살펴보았다. 거의 모든 휘발성이 있는 가스는 아마 증기 압축기용 냉매로써 시도되어 왔을 것이라 가정할 수 있다. 이들 중 몇몇은 어떤 개인이나 회사에 의해 고집되었기 때문에 얼마동안 사용되었다. 냉매 메틸 에테르 , chymogene, 염화 에틸, 메틸 의산염[메틸 포메이트], 이소부탄, 디클로로에틸렌, 염화 메틸렌, 그리고 R500이 이들에 속한다. 에틸 에테르, 암모니아, 이산화탄소, 아황산가스, 염화메틸, 그리고 많은 CFC 계 냉매들이 광범위하게 사용되었다. 오늘날까지의 역사에서 암모니아는 여전히 가장 영속성이 있고, 100년 이상 동안 계속적으로 사용되어 왔다는 것을 보여준다. 지금 CFC계 냉매들의 오존층 파괴 및 지구온난화 문제 때문에 HFC계 및 혼합냉매등 새로운 냉매들이 대체냉매로 개발되었으며, 일부는 개발 중에 있다. 단지 기간이 그들의 성공이나 실패를 말해줄 것이다.
현재 칠러용 냉매선택에 관한 염려의 대부분은 검증되지 않았다. 엔지니어, 빌딩 소유자 그리고 칠러 결정에 관련된 사람들은 원가, 성능, 지역 제조업자들의 지원, 서비스 옵션 그리고 신뢰성에 근거하여 전통적인 칠러 사양을 살펴보는 일로 되돌아가야 한다. 그들은 또한 보다 엄격한 환경적 규제를 예상하여 냉매 누출을 감소시키고 효율을 증가시키는 실질적인 조치를 다 취해야 한다.
다른 회사 제품의 신뢰성을 깎아 내리는 식의 캠페인은 더 오래되고, 덜 효율적이며, 쉽게 누출되고 고장나기 일쑤인 구장비의 교체를 지연시켰다. 그 결과 환경에 해를 끼치고 원가를 상승시켰으며 칠러 시장을 억눌렀다.
이상적인 냉매란 없으며 또한 앞으로도 그런 것을 찾을 가능성은 없다는 진보된 인식을 통해 칠러와 관련된 모든 사람들은 시장을 조작해서 무슨 일을 이루려는 생각보다는 어떤 냉매를 과학적으로 수용할 수 있는가에 대한 여부를 결정해야 한다. 그렇게 하지 못하면 소비자들은 산업계의 내분으로 인해 기후 변화를 악화시키는 칠러 선택 즉 덜 안전한 선택으로 돌아가게 될 것이다. 또한 이러한 선택은 결과적으로 낮은 효율과 이에 따른 에너지 사용 증대라는 요구 조건을 통해 또 다른 걱정스러운 문제들을 만들어내게 될 것이다.
[참고자료]
허원회, 신현길, 열역학, 성안당, 2008
이종수, 냉동공학, 포인트, 2001
차재호, 에너지 총설, 한국에너지정보센터, 2003
박기원, 공기조화공학, 전남대학교출판부, 2007

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