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냉매자료실
국제사회에서 산업화가 확산되고, 생활수준이 높아지면서, 냉매 사용이 증가하고 있습니다. 냉매를 이용하는 냉각장치는 일반 가정은 물론 쇼핑센터, 병원과 차량, 산업 부문 등에서 필수적인 역할을 하고 있으며, 신기술 개발과 친환경 냉매로 전환하면서, 향후 냉매 산업의 변화가 예상되고 있습니다.
에코화인은 냉매에 대한 정보와 이해를 돕고, 지속가능성 및 친환경, 탈탄소 시대를 선도하는 데 도움이 되고자 냉매 전용 자료실을 열었습니다.
냉매 개요
냉매 (Refrigerant)는 원하는 조건으로 냉각시킬 때 열을 전달하는 물질을 의미합니다. 냉동기기 내부에서 냉각 사이클을 순환하면서 저온의 물체에서 기화해 주위의 열을 흡수하고, 고온부에서 응축해 열을 방출하는 방식으로 저온부를 냉각하는 것을 가능하게 하는 작동 유체입니다.
| 냉매의 구비 조건 | |
|---|---|
| ① 임계온도가 높아야 합니다. | ② 응고온도가 낮아야 합니다. |
| ③ 증발잠열이 크고 액체의 비열이 작아야 합니다. | ④ 냉매 가스의 비체적이 작아야 합니다. |
| ⑤ 점상계수가 낮고, 열전도 계수는 높아야 합니다. | ⑥ 증발압력이 높고, 응축압력이 낮아야 합니다. |
| ⑦ 동일한 냉동능력을 내는 경우에는 소요동력이 적어야 합니다. | ⑧ 화학적으로 안정화되고, 냉매증기가 압축열에 의해 분해되지 않아야 합니다. |
| ⑨ 불활성으로서 금속 등과 화합하여 반응을 일으키지 않고 윤활유를 열화시키지 말아야 합니다. | ⑩ 전기 저항이 크고 절연파괴가 없어야 합니다. |
| ⑪ 인화성, 폭발성, 악취 등이 없고 인체에 무해하며 자극성이 없어야 합니다. | ⑫ 오존층 파괴와 지구 온난화에 영향을 주지 않아야 합니다. |
| ⑬ 가격이 저렴하고, 운반과 구입이 간편해야 합니다. (*실제 산업 현장에 적용하기 위해서는 가격 조건은 중요한 사항입니다.) | |
*냉매는 종류에 따라 고유의 특성이 있으며, 위에 설명한 구비 조건을 모두 만족시키는 냉매는 사실 존재하지 않습니다.
*각각의 냉매가 갖고 있는 장단점을 고려해 용도에 맞는 냉매를 선택해야 합니다.
냉매 사용분야
냉매는 우리의 생활과 밀접하게 연관되어 있으며, 다양한 산업군에 사용되고 있습니다. 가전제품 (냉장고, 에어컨과 정수기, 쇼케이스, 냉풍기, 의류건조기, 제습기 외), 자동차용 에어컨, 냉동탑차, 정밀 세척제, 소화기, 선박, 냉동공조 설비, 건설, 가구 등의 분야에 활용되는 발포제, 반도체, 디스플레이 공정 (식각, 증착, 세정용) 등에 광범위하게 적용되고 있습니다.
냉매의 역사
냉매는 미국 회사 3곳의 합작품이라고 할 수 있어요. 가전회사 프리지데어 (Frigidaire), 자동차 회사 GM,화학회사 듀폰 (Dupont)은 냉장고에 사용 할 수 있는 안전한 물질을 찾기 위해 협력했습니다.
1928년 GM의 토마스 미즐리 (Thomas Midgley)는 찰스 프랭클린 케터링 (Charles Franklin Kettering)의 지원을 받아 ‘2세대 냉매’인 ‘프레온 (Freon)’으로 불리는 기적의 혼합물을 발명했어요. 프레온은 염소와 불소를 포함한 CFC (chlorofluorocarbon, 염화불화탄소) 화합물 (R-12)을 총칭하고 있습니다. 듀폰의 상품권인 프레온으로 일반화되었고, 현재는 케무어스 (Chemours)가 상표권을 갖고 있어요. 프리지데어는 1928년 12월31일에 CFC 관련해 첫 특허 (US#1,886,339)를 받았어요. 프레온은 무색 무취에 불연성을 지닌 이상적인 화합물로 냉매, 발포제와 분사제 등에 폭넓게 사용되어 왔습니다.
1930년 GM과 듀폰은 프레온 가스를 생산하기 위해 키네틱 케미컬 회사 (Kinetic Chemical Company)를 설립했습니다. 1935년까지 프리지데어와 다수의 가전 회사들이 키네틱 케미컬에서 제조한 프레온으로 만든 새로운 냉장고를 미국에서 800만대 판매했다고 해요.
세계 최대 규모의 냉동공조기계 (HVACR) 회사인 캐리어 (Carrier)의 창업자 윌리스 캐리어 (Willis Carrier)는 1902년에 최초로 현대적 개념의 에어컨 시스템을 개발해 사람들의 삶에 큰 변화를 일으켰는데요. 1932년에는 프레온을 이용해 세계 최초로 가정용 에어컨 ‘대기 캐비닛 (Atmospheric Cabinet)’을 개발했어요.
여담으로 토마스 미즐리는 1930년 미국 화학회 (American Chemical Society)에서 프레온의 안정성을 증명하기 위해 데모를 시연했는데요. 그는 프레온을 들이마신 후에 촛불을 향해 숨을 내쉬었는데 촛불이 꺼져 불연성과 안정성을 증명할 수 있었습니다. 프레온 가스는 무독성, 안전성과 난연성을 강점으로 오랫동안 사용되어 왔습니다.
하지만 ‘꿈의 물질’로 불렸던 프레온 가스의 퇴장은 우리의 생존과 직결된 문제가 되었습니다.
국제사회에서 2세대 냉매인 프레온(CFC)은 오존층을 위험에 빠뜨리는 주범으로 1987년 ‘몬트리얼 의정서’에 의해 현재는 사용 금지됐습니다.
