냉매(REFRIGERANT)에 대하여

⑴	냉매의 정의

냉매란 넓은 의미에서 냉각작용을 하는 물질을 총징하는 것으로서 냉동장치, 열펌프, 공기조화장치 및	열에너지 이용기관의 사이클 내를 순환하면서 저온부(증발기)에서 증발하고 주위로부터 열을 흡수하여	고온부(응축기)에서 열을 방출하는 작동유체 또는 열매체를 말한다.

⑵	냉매의 구비조건

㉠	저온에서 증발압력이 높고 상온에서 응축압력이 낮아야 한다.

㉡	동일 냉동능력일 때 소요동력이 적어야 한다.

㉢	증발잠열이 크고 액체 비열이 적어야 한다.

㉣	임계온도가 높고 응고온도가 낮아야 한다.

㉤	동일 냉동능력일 경우에 냉매 가스의 비체적이 작아야 한다.

(단, 소형 터보 냉동기에서는 비체적이 적당히 커야 한다)

㉥	화학적으로 안정하고 압축열에 분해되지 않아야 한다.

㉦	불활성으로서 금속 등과 화합하지 않고 윤활유를 노화시키지 않아야 한다.

㉧	전기 절연재료를 침식하지 않고 유전율이 적으며 전기저항치가 커야 한다.

□	열전도율이 커서 열교환 성능이 우수해야 한다.

□	가연성 및 폭발성이 없고 인체에 무해하며, 자극성이 없어야 한다.

□	가격이 싸고 구입이 쉬워야 한다.

□	가스 누설의 검출이 용이하여야 한다.

⑶	냉매기호

냉매의 종류는 대부분이 유기화합물이며, 무기화합물도 일부 포함되어 있다. 또한 어떤 화합물만의 단	일 성분으로 된 단일냉매와 여러가지의 화합물이 혼합되어 있는 혼합냉매도 있다.

냉매에는 일련번호가 붙어있으며, 일반적으로 세계 각국에서 공통으로 이 냉매기호를 사용하고 있다.	이 냉매기호의 대문자 R은 냉매를 뜻하는 Refrigerant의 머리글자이며 R12, R22 등과 같이 쓰는 것이	관례이다. 이렇게 부르는 것은 □ASHRAE(미국냉난방협회)의 규격 34-57에 의한 명명법이다.

듀봉(Du Pont)社가 자사제품인 프레온계 냉매인 포화유기할로겐화합물에 대해서 최초로 일련 번호 표	시를 했으며, 나중에는 불포화화합물에 대해서도 번호표시를 했다. 포화유기할로겐화합물에서는 10자리	수 혹은 100자리수를 사용하였다. 탄화수소계의 순수 화합물인 메탄([eqn: CH_4])과 에탄([eqn: C_2 H_4])의 수소원자를	불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br),원자로 치환한 것이며, 다음과 같은 공식에 따라 냉매기호를 부여한다.	10자	리수로 나타내는 것은 100자리수(탄소원자의 수를 나타냄)은 영(zero)으로 된다. 1의 자리수는 불소원자	의 수를 나타낸다. 10의 자리수에서 1을 뺀것이 수소원자의 수를 나타낸다. 100의 자리수에서 1을 더한	것이 탄소원자의 수를 나타낸다.  예를 들면, R22는 1 자리수가 2이므로 불소(F) 원자수는 2, 10자리수	가 2이므로 수소(H)원자수는 2-1=1, 100자리수는 0이므로 탄소(C)원자수는 0+1=1이 된다. 따라서 R22	의 분자식은 [eqn: CHClF_2]가 된다. 같은 방법으로 R113은 불소원자수가 3, 수소원자수가 0, 탄소원자수가 2	이므로 분자식은 [eqn: C_2 Cl_3 F_3]이다. 즉 10자리수의 기호를 가진 냉매는 메탄계이며, 100자리수는 에탄계 냉	매인 것을 알 수 있다.

특별한 명칭으로 R13B1이 있지만, 분자식은 [eqn: CBrF_3]이며, 브롬(Br)원자를 1개 포함하고 있다는 뜻이다.

ASHRAE에서는 이러한 냉매의 일련번호를 이용하고 있지만, □프레온□은 듀봉社의 상품명임으로	□Refrigerant"를 번호 앞에 붙이는 것으로 하고 있다. 이 명칭방법은 다른 냉매에도 영향을 미쳐 500번	은 혼합냉매, 600번은 탄소, 유황 및 질소화합물을 함유한 탄화수소에 사용하고 있다. 700번은 무기화합	물 냉매이다. 700번 시리즈에서 10자리수이하는 냉매의 분자량을 나타낸다. 1000번은 불포화탄화수소이	고, 100자리수 이하는 포화유기할로겐화합물의 경우와 동일방법으로 번호를 표시한다. 이 명명법에 의한	흡수식 냉매인 물은 □R718"이라 부르는 것으로 된다. 또한 R729는 공기이고, 여객기 내의 냉방에는 이	것을 사용하고 있다.

⑷	냉매규제

환경 파괴가 국제적으로 문제가 되면서 1987년 9월 프레온 등 특정물질의 구체적 규제 내용을 정한	오존층을 파괴하는 물질에 대한 몬트리올 의정서가 채택되었다.

몬트리올 의정서는 관계 체약국들 사이엔 1989년 7월 1일부터 발효되며, 가입국들은 의정서의	규제	물질에 대한 자국내의 연간 생산소비량을 1986년 수준으로 동결하고, 규제일정에 따라 단	계적으로 삭감	을 실시하도록 되어 있다.

⑸	주요 냉매의 종류와 성질

구 분	명 칭	화 학 식	오존파괴지수	온난화지수
CFC	R-11	CFCl3	1.0	1.0
	R-12	CF2CL2	1.0	2.8
HCFC	R-123	CF3CHCl2	0.02	0.017∼0.02
	R-22	CHClCF3	0.05	0.32∼0.37
HFC	R-134a	CF3CH2F	0	0.24∼0.29
HALON	1211 1301 2402	CF2BrCl CF3Br C2F4Br2	3.0 10.0 6.0	-

⑹	주요 냉매의 규제 일정표

(몬트리올 의정서 제4차 : 1992.11.17)

냉매 계열	냉매종류	삭 감 일 정	사 용 금 지 일 정
HALON	1211 1301 2402	1994년부터 100% 사용금지	1994년부터 100% 사용금지
CFC	R-11 R-12 R-502	1994년부터 75% 사용금지	1996년부터 100% 사용금지
HCFC	R-22 R-123	2004년 35%삭감 2010년 65%삭감 2015년 85%삭감	2030년부터 100% 전면사용금지
HFC	R-134a	해당 없슴	해당 없슴

注)	한국은 92년 5월에 몬트리올 의정서에 가입

2.	냉매 특성 비교표

종 류 항 목		HCFC-123	HFC-134a	비 고
화 학 식		C2HCl2F3	CH2FCF3
비 등 점		27.5	-26.3
O D P		0.02	0	OZONE DEPLETION POTENTIAL
G W P		0.017∼0.02	0.24∼0.29	GLOBAL WARMING POTENTIAL
0℃에서의 포화압력		0.34□/□	2.99□/□
40℃에서의 포화압력		1.59□/□	10.35□/□
압 축 비		4.68	3.46
0℃에서의 냉매가스 비체적		0.434	0.07
A E L		25 PPM	1000 PPM	ALLOWANCE EXPOSURE LIMIT (대기중 7∼8시간 체류시 기준)
운전압력		음압 (대기압보나 낮음)	양압 (대기압보다 높음)
규제년도		2004년 35%삭감 2010년 65%삭감 2015년 85%삭감	해당 없슴
구입가격		｀10,000/kg	｀6,900/kg	HCFC-123은 냉매삭감SCH.에 따라 가격이 계속 상승되고 있으며 HFC-134a은 냉매 상용화에 따라 가격이 낮아지고 있음
특 징		□ 성질상 독성이 있 으므로 냉매누설을 감지할 수 있는 냉 동기 누설검지기를 별도로 설치해야 한다. □ 독성문제로 인하여 규제 일정의 조기 시행을 재검토하고 있음	□ 취급이 용이하다. □ 장기적으로 냉매의 사용이 가능하다
누 설	방 향	안으로 누설 (공기 수분이 냉동기 내부로 침투)	밖으로 누설
	누설부위발견	육안으로 식별 불가능 (공기가 내부로 스며 들어가기 때문에 아무런 표시가 없음)	육안으로 가능 (누설부위에 기름이 번짐)
	수 리	냉매회수후 누설부위 수리	냉매회수후 가압상태에서 누설부위를 찾은 후 누설부위 수리