오늘날 사용되는 대부분의 냉매들은 화학적 합성을 통해 얻은 물질이기 때문에 특정 목적에 적합한 특성을 갖습니다. 하지만 이들 중 대부분은 환경에 부정적인 영향을 줍니다. 특히 이들은 오존층(예, 높은 ODP 포함, 오존파괴지수)을 파괴하거나 온실효과(예, 높은 HWP, 지구온난화지수)에 직접적인 영향을 줍니다.

냉매 명명법:

CFC = 프레온 가스, 높은 ODP

HCFC = 수소염화불화탄소, 낮은 ODP, 높은 GWP

HFC = 수소불화탄소, ODP 없음, 높은 GWP

HFO = 탄화불화올레핀, ODP 없음, 높은 GWP

HC = 탄화수소, ODP 없음, 소량의 GWP 

암모니아, CO2 = 없음 ODP, 없음 혹은 소량의 GWP

이러한 이유로, 많은 국가들은 이미 CFC나 HCFC 냉매(몬트리올 의정서, 1992) 사용의 방지나 제한을 위한 조치를 취하였고 미래를 생각하여 ODP와 GWP가 낮거나 전혀 없는 선호 냉매로 HFC를 결정하였습니다.

이들은 이산화탄소, 암모니아, 프로판 외 탄화수소와 같은 천연 유체를 포함합니다. 그럼에도 불구하고, 이들은 부식성 및 폭발성과 같은 일부 부정적인 특성을 가질 뿐만 아니라 합성 냉매들 보다 효율성이 떨어지기 때문에 냉매로 사용되지 않는 유체입니다. 하지만, 이들의 낮은 GWP와 ODP 단계는 결합을 통해 장래에 널리 사용되는 냉매가 될 수 있음을 의미합니다.

아래는 냉각장치에 사용되는 주요 냉매의 목록입니다:

CFC-12(R12): 이것의 높은 DOP(1996년 부터)로 인해 모든 CFC들과 함께 금지되기 전까지 지난 세기 동안 가장 많이 사용된 것 중의 하나입니다.

HCFC-22(R22): 이는 뛰어난 화학적, 물리적 특성들을 높은 용적 성능들과 결합하여 많은 냉난방 제어 및 냉각 애플리케이션들에서 사용되고 있습니다. 이것의 ODP는 상당히 낮지만(0.05) 전혀 없지는 않습니다. 이 같은 이유로, 이는 2010년부터 단계적으로 결정되어 2015년 이후에는 더 이상 제조나 재생이 금지됩니다.

HFC-134A(R134A): 이는 가정용 냉매 및 자동차 공기조화에서 CFC-12를 대체하였습니다. 이것의 ODP는 없지만 GWP는 상당히 높습니다. 이것의 낮은 운영 압력(다른 모든 냉매들보다 2-3배 낮음)으로 인해, 이는 원심 압축기가 장착된 대형 냉난방 제어 장치에도 사용이 되지만 저온에서의 좋지 않은 효율성으로 인해 공업용 냉각 장치들에는 적합하지 않습니다.

HFC-404A(R404A): 이것은 세 가지 냉매들을 혼합한 것으로 주요 냉각 장치 애플리케이션들에서 R22의 대체가 가능하며 특히 저온에서 냉각장치의 재설계가 요구되지 않습니다. 이는 높은 GWP(3780)를 갖고 이러한 이유로 인해 많은 국가들에서는 이미 단계적으로 사용을 중단하기로 결정하였으며 이는 F-가스 표준의 개정 내용을 따르는 전체적인 EU국가들로 확장될 예정입니다.

HFC-507A(R507A): 이는 두 가지 냉매들을 혼합한 것으로 주요 냉각 애플리케이션들을 위한 R22의 대체가 가능하며 하며 특히 GWP(3900)와 사용 목적 두 가지 모두에 취약하다는 면에서 HFC-404A와 유사합니다.

HFC-422A, 422D, 417A(R422A, R422D, R417A): 이들은 적지 않은 GWP 단계를 가진 합성 냉매 혼합물이며 위에 언급된 문제들로 인해 R404A가 적합하지 않는 곳에서 R22의 대체를 위한 것입니다.

HFC-407F(R407F): 이는 R407C0와 동일한 다른 혼합물이지만 다른 구성성분 비율을 갖습니다. 이는 1800 GWP를 갖고 냉각장치 애플리케이션들에서 R22, R507A, R404A의 대체를 위해 사용됩니다.

HFC-410A(R410A): 현재 가장 널리 사용되는 솔루션, 이는 두 가지 냉매의 혼합물이며 냉난방 제어 애플리케이션들 그리고 장래에 점차적으로 냉각장치 애플리케이션(R404A 대체)들에서 R22의 대체가 가능하지만 높은 운영 압력(전통 냉매의 두 배)으로 인해 장치의 재설계를 필요로 합니다. 냉각 성능이 높습니다.

HFO-R1234YF(R1234YF);
 이는 자동차 냉, 난방 장치에서 R134A의 대체를 위해 새롭게 개발된 냉매입니다. 이는 매우 낮은 GWP(6)를 갖지만 이것의 가연성은 다른 애플리케이션들에서의 사용을 제한되게 합니다.

HFO-R1234ze(R1234ze): 이전 사항과 같이, 이 새로운 냉매는 가정, 상업, 산업용 애플리케이션들에서 R134A를 대체하기 위한 것입니다. 이것 역시 제한된 GWP를 갖고 고온에서만 제한된 가연성을 갖습니다.

프로판(R290): 프로판(R290): 이는 자연에서 기체 혹은 석유산업의 부산물로 나타나는 탄화수소입니다. 이것의 높은 폭발성은 낮은 냉매 충전량(<200g)을 갖고 이로 인해 낮은 냉각 용량을 가진 냉각장치 및 냉난방 제어 장치나 안전에 대한 특별한 주의가 요구되는 높은 용량을 가진 틈새 애플리케이션들에 대한 사용이 현재 제한됨을 의미합니다.

부탄 및 이소부탄(R600, R600a):  이들은 자연에서 기체 혹은 석유산업의 부산물로 나타나는 탄화수소입니다. 이들의 높은 폭발성은 현재 일반적인 가정에서의 저용량 냉각 장치들에 대한 사용이 제한됨을 의미합니다.

암모니아(R717): 이는 ODP와 GWP가 없는 자연 유체이지만 이것의 유독성, 부식성, 폭발성은 여전히 이들이 틈새 냉매임을 의미합니다. 이것은 전통적인 냉동 사이클을 가진 소형 냉난방 제어 장치나 일반적으로 사용되는 장치들과는 상당히 다른 유형인 물과 혼합된 흡수식 냉동 사이클을 가진 대형 냉각장치에 사용됩니다.

이산화탄소, CO2(R744): 이것은 ODP는 없고 GWP=1이며 다른 자연 유체들이 갖는 부정적인 영향도 없는 자연 유체이고 이로 인해 현재 북유럽과 같이 환경적으로 많은 주의를 기울이는 국가들에서 선호됩니다. 그럼에도 불구하고, 이는 다른 냉매들보다 최대 10배 높은 운영 압력을 같고 20-25°C를 초과하는 온도에서는 응축이 되지 않습니다. 이는 고압을 견뎌내는 부품들과 압력 제어 장치를 사용하여 초임계 조건에서의 운영이 가능하도록 많은 냉각 애플리케이션들에서 냉매 회로가 변경되어야 함을 의미합니다. 차량용 냉난방 제어 장치에서 R744를 통한 R134A의 대체 가능성은 평가되고 있으며 지금까지 사용된 장치들의 재설계를 확실히 요구할 것입니다.

출처 : 카렐