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베이어레프코리아(Beijer Ref Korea)는 정부의 HFCs 감축 규제 발표에 대응해 글로벌 파트너사들과의 협의를 바탕으로 ‘HFCs 감축에 따른 한국형 냉매 전환 전략’ 보고서를 발표하고 냉동·공조 산업의 냉매 전환 방향을 제시했다.

이번 보고서는 키갈리 개정서(Kigali Amendment)를 기반으로 강화되고 있는 글로벌 온실가스 감축 정책과 국내 냉매 규제 일정에 대응하기 위해 마련됐다. 특히 2030년 이후에도 지속 가능한 냉매 선택과 설비 전략의 필요성을 핵심 메시지로 제시한 것이 특징이다.

베이어레프코리아 보고서에 따르면 전 세계적으로 기후변화 대응을 위한 온실가스 감축 정책이 강화되면서 냉동·공조 산업에서도 고 GWP 냉매에 대한 규제가 본격화되고 있다. 한국 역시 이러한 흐름에 맞춰 HFCs 사용 제품의 물질 전환 일정을 공고하며 단계적인 냉매 전환 정책을 추진하고 있다.

정부가 발표한 전환 일정에 따르면 고정식 공조 분야는 냉방능력에 따라 2028년과 2030년부터 GWP 750 이상 냉매 사용이 제한되며 고정식 냉동·냉장 설비 분야에서는 2030년부터 GWP 150 이상 냉매 사용이 제한된다.

보고서는 이러한 규제 변화가 단순한 냉매 교체를 넘어 설비 설계 변경, 안전 기준 대응, 인증 절차, 납기 문제, 장기적인 규제 리스크 관리까지 포함하는 복합적인 과제를 고객에게 요구하고 있는 등 산업 전반에 영향을 미치는 구조적 변화라고 분석했다.

특히 시장에서는 “현재 설치하는 설비가 2030년 이후에도 지속적으로 사용 가능한가”라는 질문이 설비 투자와 기술 선택의 핵심 판단 기준으로 부상하고 있다고 설명했다.

냉동·냉장 분야 R455A·CO₂ 검토…공조는 R32·R454B 전환

베이어레프코리아 보고서는 냉동·냉장 설비 분야가 공조 분야에 비해 대체 냉매 선택지가 제한적하다고 언급했다.

정부의 규제 발표에 따라 기존에 널리 사용되던 R404A, R507A 등 고 GWP 냉매는 2030년 이후 신규 설비 적용이 사실상 어려워질 전망으로 대체 냉매에 대한 업계 관심이 높아지고 있다는 분석이다.

보고서는 GWP가1인 CO₂ 냉동 시스템이 중·대형 냉동 분야에서 장기적인 대안으로 자리 잡고 있다고 밝혔다. 다만 초기 투자비와 제도적 지원 여부에 따라 실제 적용 범위는 제한적으로 결정될 가능성이 있다고 설명했다.

반면 ESG 경영 요구가 높은 대기업의 경우 금융 리스크 관리 차원에서 정부 지원 여부와 관계없이 CO₂ 냉매 적용 사례가 증가하는 추세라고 덧붙였다.

화학 냉매 분야에서는 글로벌 압축기·부품 제조사와 냉매 제조사들이 GWP 150 미만 규제를 충족하기 위한 대체 냉매로 A2L 등급의 R455A와 R454C를 주요 후보로 검토하고 있는 것으로 분석됐다.

다만 두 냉매는 ASHRAE 기준에서는 모두 A2L(약가연성) 냉매로 분류되지만 국내에서는 3RT 이하 소형 장비를 제외하면 이에 대응하는 약가연성 분류 기준이 없어 가연성 또는 비가연성으로만 구분되는 구조라고 보고서는 설명했다.

이에 따라 현행 국내 기준에서 비가연성으로 분류되는 R455A가 상대적으로 주목받고 있다고 밝혔다.

보고서는 또 현재 국내 고압가스 안전관리 기준에서 폭발하한계(LFL)가 10% 이하이거나 폭발범위(UFL-LFL)가 20% 이상인 가스를 가연성 가스로 분류하고 있다고 설명했다. 이 기준을 적용할 경우 R455A는 LFL 11.8%, UFL 12.9%로 비가연성 가스로 분류되는 반면 R454C는 LFL 7% 미만, UFL 15% 이상으로 가연성 가스에 해당한다고 분석했다.

공조 분야의 경우 설비 용량에 따라 2028년과 2030년부터 GWP 750 미만 냉매 사용이 요구된다. 이에 따라 이미 글로벌 공조 시장에서 널리 사용되고 있는 R32와 북미 시장에서 주목받고 있는 R454B가 주요 대체 냉매 후보로 거론되고 있다고 보고서는 밝혔다.

다만 보고서는 R32와 R454B 모두 기존 R410A 시스템에 단순 대체(Drop-in) 방식으로 적용할 수 있는 냉매는 아니다라고 설명했다.

특히 R454B는 압력과 성능 특성이 R410A와 유사해 설계 변경 부담이 상대적으로 적다는 점에서 제조사 관점에서 현실적인 전환 옵션으로 평가된다고 분석했다.

냉동·냉장 분야, 공조 분야에 비해 대체 냉매 선택지 상대적으로 제한적…주요 대체 냉매 특성

보고서는 냉동·공조 산업의 냉매 전환 과정에서 R455A, R454C, R32, R454B 등을 주요 대체 냉매로 제시하고 적용 분야와 기술적 특성을 분석했다.

먼저 R455A는 GWP 약 148 수준의 저지구온난화지수(GWP) 냉매로, 2030년 이후 적용이 예상되는 GWP 150 기준을 충족하는 대체 냉매로 주목받고 있다. 국제 기준에서는 A2L(약가연성) 등급으로 분류되지만, 국내에서는 동일한 등급 체계가 없으며 폭발하한이 10% 미만인 특성으로 인해 비가연성 냉매로 분류된다.

R455A는 기존 R404A를 대체하기 위해 개발된 HFO 기반 혼합냉매로, 냉동 성능과 에너지 효율 측면에서 R404A 대비 우수한 성능을 보이는 것으로 평가된다. 중온 및 저온 운전 조건에서 전반적으로 약 5~10% 수준의 에너지 효율(COP) 개선 효과가 나타나며, 동일한 냉동능력을 기준으로 전력 소비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

다만 Temperature Glide가 비교적 큰 편이라는 점은 설계 시 고려해야 할 요소로 꼽힌다. R455A의 Temperature Glide는 증발기 기준 8.27K, 응축기 기준 10.49K로, R404A(0.46K, 0.38K)와 R454C(6.15K, 7.18K)보다 높다. 이에 따라 열교환기 설계가 상대적으로 까다로워지고 성능 예측이 어려워질 수 있어 시스템 설계 단계에서 충분한 검토와 운전 관리가 필요하다.

유럽에서는 R455A가 상업용 냉동·냉장 분야에서 실제 적용 사례가 보고되고 있다. 특히 과일 저장 및 유통 시설 등에서 R455A를 적용한 사례가 공개되면서, 해당 냉매가 단순 시험 단계가 아니라 실제 상업 환경에서도 성능 검증이 진행되고 있는 것으로 평가된다.

업계에서는 R455A의 가장 큰 장점으로 기존 HFC 기반 냉동 시스템과의 높은 호환성을 꼽는다. CO₂ 냉매와 같이 트랜스크리티컬 제어 방식이나 고압 설비 등 시스템 아키텍처를 근본적으로 변경할 필요 없이 GWP 150 수준을 충족할 수 있기 때문이다. 이에 따라 기존 시스템의 설계·제어·서비스 체계를 크게 변경하지 않고도 적용이 가능해 전환 비용이 상대적으로 낮은 대안으로 평가된다.

이와 함께 R455A는 자연냉매로의 장기적인 전환 과정에서 현실적인 대안으로 활용될 수 있는 ‘브릿지 냉매’로서 역할을 할 것으로 전망된다.

R454C는 GWP 148 이하 수준의 A2L 냉매로, 기존 R404A와 R407A 냉매를 대체하기 위해 설계된 냉매다. R455A와 비교할 때 Temperature Glide가 상대적으로 작아 시스템 설계 측면에서 보다 유리한 특성을 가진 것으로 평가된다.

또한 일부 제조사의 제품 소개 및 기술 자료에서는 공조 및 히트펌프 분야에서의 적용 가능성이 언급되고 있으며, 관련 성능 연구도 진행되는 등 R410A 계열 애플리케이션에서도 적용 범위가 검토되고 있다.

이러한 맥락에서 R454C는 국내 냉동 시장에서의 주류 냉매라기보다는 북미 등 해외 수출용 냉동 분야나 공조 분야의 히트펌프, 또는 특정 운전 조건에서 압력 부담과 시스템 안정성을 중요하게 고려하는 경우 선택되는 보조적 대안으로 활용될 수 있는 냉매로 평가된다.

결과적으로 R455A는 국내 냉동 시장에서 과도기적 전환 냉매로 활용될 가능성이 있는 반면, R454C는 해외 수출 시장을 중심으로 제한적이지만 목적성이 분명한 선택지로 각각 구분된다는 분석이 나온다.

R32는 공조 분야에서 이미 널리 사용되고 있는 냉매로, 기존 R410A 대비 우수한 에너지 효율과 단순한 냉매 구성을 가진 것이 특징이다. 설치와 유지보수 경험이 충분히 축적되어 있으며 공급망 측면에서도 안정적인 장점을 보유하고 있다.

성능 측면에서 R32는 R410A 대비 약 5~10% 높은 냉동능력을 나타내며, 에너지 효율은 약 3~8% 수준 개선되는 것으로 알려져 있다. 또한 단일 냉매 구조로 냉매 충전량을 약 20~30% 감소시킬 수 있는 장점도 가진다. 환경성 측면에서는 GWP가 약 675 수준으로, 고정식 공조 분야에서 적용되는 GWP 750 제한 기준에도 부합한다.

안전성 측면에서는 폭발하한(LFL) 13.3%, 폭발상한(UFL) 29.3%로 국제 기준상 A2L 등급에 해당한다. 이미 글로벌 공조 시장에서 상용 적용 경험이 충분히 축적된 냉매로 평가된다.

다만 GWP가 약 675 수준이라는 점에서 향후 중장기적인 규제 강화 가능성을 고려할 필요가 있다. 이에 따라 업계에서는 R32를 장기적인 최종 해답이라기보다는 현행 냉매 기준을 충족하는 과도기적 대안으로 이해하는 것이 적절하다는 평가가 나온다.

R454B는 R410A 대체를 목적으로 개발된 A2L 등급의 저 GWP 냉매로, 공조 및 히트펌프 분야에서 R32와 함께 주요 대안으로 주목받고 있다.

R32가 단일 냉매로서 높은 냉동능력과 에너지 효율을 강점으로 하는 반면, R454B는 HFO와 HFC를 기반으로 한 혼합냉매 특성을 통해 가연성을 완화하면서도 기존 R410A 시스템과의 성능 연속성을 유지하는 데 초점을 맞춰 설계됐다.

성능 측면에서 R454B는 R410A 대비 냉동능력은 다소 낮거나 유사한 수준을 보이지만, 에너지 효율(COP)은 R410A와 동등하거나 운전 조건에 따라 소폭 개선되는 것으로 평가된다. 이는 R32가 R410A 대비 약 5~10% 높은 냉동능력을 보이는 것과 대비되는 지점으로, R454B는 최대 성능보다는 시스템 안정성과 설계 여유도를 중시하는 냉매로 포지셔닝된다.

환경성 측면에서는 R454B의 GWP가 약 466으로, R32(GWP 약 675) 대비 추가적인 온실가스 저감 효과를 제공한다. 이는 장기적인 규제 강화와 HFC 감축 정책을 고려할 때 중요한 요소로 작용한다.

업계에서는 R32가 효율과 성능을 우선하는 공조 시스템에 적합한 냉매인 반면, R454B는 온실가스 저감과 시스템 연속성을 함께 확보하려는 공조·히트펌프용 냉매로 평가된다고 보고 있다.

냉매 전환 지연 리스크…유럽 사례

보고서는 냉매 전환 지연에 따른 리스크 사례로 유럽 시장의 냉매 가격 변동을 제시했다.

유럽에서는 HFC 냉매 쿼터 감축 정책이 시행되면서 GWP 1,000 이상 냉매 공급량이 제한됐고 그 결과 R404A, R507A, R410A 등 고 GWP 냉매 가격이 단기간에 급등하는 현상이 나타났다.

보고서는 이러한 가격 상승이 단순한 수요 증가가 아니라 HFC 총량 감축 정책에 따른 공급 제한이 직접적인 원인이라고 설명했다. 즉 유럽 시장에서는 냉매 가격 경쟁력이 성능보다 쿼터 소비 여부에 의해 결정되는 구조로 변화했다는 것이다.

현재 국내 시장에서는 R410A 등 고 GWP 냉매를 비교적 낮은 가격에 구입할 수 있지만 향후 감축 일정이 본격화될 경우 냉매 가격 급등 가능성을 배제하기 어렵다고 보고서는 분석했다.

이에 따라 냉매 전환은 단순한 비용 문제가 아니라 장기적인 조달 리스크와 규제 환경을 고려한 전략적 판단이 필요하다고 강조했다.

단일 냉매보다 규제·가격·공급 리스크 함께 고려해야

HFCs 단계적 감축 정책은 이미 방향이 정해진 글로벌 흐름으로 자리 잡았으며, 냉동·공조 산업에서의 냉매 전환 역시 더 이상 선택이 아닌 필수 과제가 되고 있다. 특히 2030년을 기준으로 한 GWP 규제는 단기적인 규제 대응을 넘어 향후 설비 운영과 기술 선택에 직접적인 영향을 미치는 기준선으로 작용할 전망이다.

보고서는 “현재 설치하는 설비가 2030년 이후에도 지속적으로 사용 가능한가”라는 질문에 대해, 그 가능성이 특정 냉매의 성능 우열이 아니라 적용 분야에 맞는 냉매 선택과 전환 시점에 대한 준비 여부에 달려 있다고 분석했다.

공조 분야에서는 R32와 R454B가 주요 전환 대안으로 주목받고 있다. 두 냉매는 각각 효율성과 시스템 연속성 측면에서 차별화된 특징을 가지고 있으며, 효율·설계 연속성·규제 대응 간의 균형을 기준으로 선택이 이루어지고 있는 것으로 나타났다.

냉동·냉장 분야의 중·대형 설비에서는 CO₂와 같은 자연냉매가 장기적인 해결책으로 제시되고 있다. 그러나 초기 투자 부담과 적용 조건의 제약 등으로 인해 모든 현장에서 즉각적인 전환이 이루어지기에는 현실적인 한계가 있다는 점도 함께 지적된다.

이러한 상황에서 GWP 150 미만 기준을 충족하면서 국내 현행 기준에서 비가연성으로 분류되고 기존 HFC 시스템과의 설계 연속성을 일정 부분 유지할 수 있는 R455A와 같은 저 GWP 냉매는 냉동·냉장 분야에서 과도기적이지만 현실적인 전환 옵션으로 평가되고 있다.

보고서는 또한 냉매 전환 환경이 특정 제조사의 기술 방향이나 단일 냉매 선택만으로 설명하기 어려운 복합적인 구조를 보이고 있다고 분석했다. 지역별 규제 해석, 주요 제조사의 기술 전략, 시장에서 발생하는 가격 및 수급 리스크 등을 함께 고려하지 않을 경우 단기적으로 합리적인 선택이 중·장기적으로는 부담으로 이어질 가능성도 존재한다는 것이다.

이에 따라 업계에서는 글로벌 규제 동향을 지속적으로 모니터링하고 주요 제조사의 적용 사례와 기술적 한계를 비교·검토하는 동시에 압축기, 제어기, 냉매 등 다양한 글로벌 부품 기업들과의 협력을 통해 보다 입체적인 판단을 내리는 접근이 중요해지고 있다는 평가가 나온다.

내용 전체 보기 (출처) :

– 냉동공조저널 : https://www.hvacrj.co.kr/news/articleView.html?idxno=30799