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최근 수정 시각 : 2024-11-14 02:26:12

냉매

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1. 개요2. 1차 냉매와 2차 냉매3. 원리4. 냉매의 선택
4.1. 공업적 선택4.2. 열역학적인 선택4.3. GWP ( 지구 온난화 지수)
5. R-Number6. 냉매로 활용되는 물질7. 사용하는 예 및 관련된 것들
7.1. 일상 생활에서7.2. 산업에서7.3. 창작물에서

1. 개요

Refrigerant /

냉매란 넓은 의미에서 냉각작용을 일으키는 모든 물질(예를 들어 아이스박스의 아이스팩 등)을 가리키며, 주로 냉동장치, 열펌프, 공기조화장치 및 소온도차 열에너지 이용기관 등의 사이클 내부를 순환하면서 저온부( 증발기)에서 증발함으로써 주위로부터 열을 흡수하여 고온부(응축기, Condensor)에서 열을 방출시키는 작동유체를 가리킨다. 대표적인 냉매로는 암모니아, 프레온(다이클로로이플루오로메탄), 메틸클로라이드 등이 있으며 초저온으로 내리기 위해서는 액체헬륨, 액체수소, 액체질소를 사용한다.

2. 1차 냉매와 2차 냉매

1차 냉매(직접 냉매)는 증발기가 직접 냉각시키는 냉각기인 직접팽창식 냉각기에 사용되는 냉매이며, 위의 '개요' 문단에 있는 암모니아, 프레온 등이 여기에 해당한다.

2차 냉매(간접 냉매)는 먼저 액체를 냉각시킨 다음 그 액체를 이용하여 냉각 작용을 하는 '간접냉동법'에 쓰이는 냉매를 말한다. 브라인, 냉각수 등이 2차 냉매로 많이 활용된다. 예를 들어 증발기로 먼저 식염수를 냉각시킨 후 그 식염수를 이용하여 식품을 냉각시킨다면 냉각된 식염수는 2차 냉매가 된다. 간접 방식이기 때문에 에너지 효율은 떨어질 수 있지만 식품을 빨리 냉각시킬 수 있고 품질도 향상된다는 장점이 있다. 하지만 화재위험은 점점 더 커지고 있다.

3. 원리

냉매를 이용하는 기계는 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기를 모두 포함하고 있고, 이들이 시스템을 이루어 냉매가 순환하게 된다. 기본적인 원리는 다음과 같다.
  1. 상온에서 기체상태인 냉매를 압축기로 압축시킨다.
  2. 냉각 시키고자 하는 곳 외부에 설치된 컨덴서(=응축기)를 통해 열이 방출되어 액체 상태가 된다.
  3. 팽창장치를 통해 냉매는 압력과 온도가 낮아진다.
  4. 온도가 떨어진 액화 냉매를 실내에 있는 증발기로 이동 시킨 후 기화 시켜 기화열을 흡수 시킨다.
  5. 다시 1번으로 돌아간다.

4. 냉매의 선택

4.1. 공업적 선택

4.2. 열역학적인 선택

4.3. GWP ( 지구 온난화 지수)

Global Warming Potential
이산화 탄소 1kg이 흡수하는 태양에너지의 값을 1이라고 보고 측정한 온실가스의 태양에너지 흡수량이다.

프레온가스가 사용금지됨에 따라 오존층의 파괴는 줄어들었지만 그 자리를 HCFC, HFC가 대체하면서 온실가스 배출량이 늘어났다. 이 온실가스 배출량을 수치화한 것이 바로 GWP라고 보면 된다.

교토 의정서에 따라 대한민국의 온실가스 배출량은 점진적으로 줄어들어야 하고, 정부 정책으로는 2030년까지 2018년 대비 40%를 줄이는 것이 목표이므로, 대표적인 냉매인 R-410a등의 냉매 사용에 제약이 생길 것으로 보인다.

특히 유럽의 경우는 F-Gas Regulations을 시행하여 GWP가 150이상인 냉매에 대한 사용을 점차적으로 제약해나가고 있어서 2020년에는 가정용 에어컨까지 GWP가 150이상인 냉매를 사용할 수 없게 된다.

5. R-Number

R넘버는 듀폰사에서 개발한 냉매 명명법이다. 기존 명명법은 CFC, HFC 등의 접두사가 뒤엉켜있던 터라 그냥 R로 통칭해서 부르기로 한 듯. 규칙은 다음과 같다.

6. 냉매로 활용되는 물질

7. 사용하는 예 및 관련된 것들

7.1. 일상 생활에서

7.2. 산업에서

7.3. 창작물에서



[1] 고압 기체를 냉각하면 응축이 되어 액화된다. [2] 감압시 온도는 낮아진다. [3] 이산화 탄소 1kg당 태양에너지 흡수율을 1로 놓고 측정한, 온실가스 1kg당 태양에너지 흡수율을 뜻한다. [4] 비공비 혼합냉매라고도 하며, 비등점(끓는점)이 낮은 냉매부터 명시된다. [5] 공비 혼합냉매라고도 하며, 이 냉매들은 개발된 순서대로 번호가 부여된다. [6] 부탄계는 R-60○, 산소화합물은 R-61○이 붙으며, 유기화합물은 R-62○, 질소화합물은 R-63○ 이 부여된다. [7] 기본 형태는 R-7○○ 이며 뒤의 두 자리는 분자량을 사용한다. [8] 2세대 냉매는 오존층을 파괴하고, 2.5~3세대 냉매는 지구 온난화 지수가 수백에서 수천에 달하는 지구온난화를 유발하는 온실가스이다.. GWP가 낮은 최신예 비-암모니아 계열 합성가스냉매는 가격이 매우 비싸다. [9] 대한민국의 냉장.냉동창고 중 약 40~60%가 암모니아를 냉매로 사용한다. [10] CFC 속의 염소원자 하나가 약 10만 개의 오존분자를 파괴한다. [11] 여기서의 청정이란 친환경성 또는 무공해성을 의미하는 게 아니라, 소화 후 말리거나 버려야 할 잔유물이 남지 않는다는 의미이다. [12] 2017년 이후 청정소화기로 판매/홍보 불가 ( #) [13] 올레핀(olefin)이라는 단어는 불포화 탄화수소를 뜻한다. HFO는 기존 HFC냉매에서 탄소 이중결합이 한개 이상 존재한다는 것. [14] R-134a가 20kg당 10-20만 원 정도인데 반해, R-1234yf는 200-400만원 정도 한다. [15] 메르세데스 벤츠의 경우 자체적인 실험등을 통해 R-1234yf 냉매는 정면 충돌사고시 위험하다는 의견을 유럽연합에 내고 있으며 미국 시장에서 판매한 R-1234yf 냉매가 적용된 일부 차종들을 화재 위험 등의 이유로 리콜하기도 했다. [16] 사례 # [17] 실제로 공업용 에어컨 중에서는 BJ가 만든것 처럼 방열부를 수랭해서 냉풍을 돌리는 에어컨도 있으나, 규모가 훨씬 크다. 그리고 소형 냉방기 수중에서 냉매는 쓰기 힘들기 때문에 상용 제품은 대부분 펠티어 소자를 사용한다. [18] 이라지만 사실 대부분은 물이다. [19] 거의 냉장고 만하다.