지난해 12월 열린 파리기후협약 당사국총회(COP21)는 전지구적인 관심이었다.

지난 파리협약은 교토의정서 유효기간이 만료됨에 따라 대체하는 의미도 있지만 그동안 교토의정서를 지키지 않았던 미국과 중국 등 주요 경제대국들이 온실가스 저감에 참여한다는 의미가 더 클 수 있다. 우리나라도 이번 파리협약을 통해 2030년 BAU대비 37% 감축키로 약속했는데 실현 가능한 방법 찾기와 감축목표 자체에 대한 비현실성으로 많은 논란이 일고 있기도 하다.

새로운 온실가스 감축 목표는 냉동공조산업에 위기이자 기회로 다가오고 있다. 지난 수십년간 냉동공조기기는 끊임없이 성장하고 있으나 사람으로 치면 혈액인 냉매(CFC, HCFC)가 오존층을 파괴하며 지구온난화에 일조한다는 것이 부각되면서 냉매사용 및 생산규제가 이뤄지기 시작했다.

냉매사용 규제에 맞춰 지구온난화와 온실가스 저감을 위한 대체냉매 찾기에 열을 올리고 있으며 이왕 사용할 수 없다면 효율을 높여 조금이라도 덜 사용하는 방향으로 기술개발이 이뤄지고 있다.

냉매압축기 기술개발 동향

냉동공조기기의 심장이라고 할 수 있는 냉매압축기산업도 자연스럽게 전지구적인 관심에 발맞춰 지구온난화와 에너지절감을 위한 기술개발에 적극 나서고 있다. 결국 지구온난화지수가 낮은 신냉매나 자연냉매에 적합한 압축기 개발에 적극 나서고 있다.

냉매압축기는 전기모터나 터보 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 냉매나 특수가스에 압축일을 가함으로써 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치다. 압축을 이루는 방식에 따라 용적형과 터빈형으로 분류할 수 있다. 용적형압축기(Positive displacemnet compressor)는 체적의 감소를 통해 압력을 증가시키는 압축방식이며 터보압축기(Turbo compressor)는 가스의 운동에너지를 압력에너지로 변환시키는 압축한다. 일반적으로 영적형압축기는 터보형에 비해 압축비가 높고 비교적 적은 용량범위에 사용된다.

가정용 냉장고에는 통상 0.5kW 이하 밀폐형 왕복동식 압축기가 주로 사용되며 저온용 냉동고(-45℃)에 적용되는 압축기는 다단식 왕복동식 압축기가 사용됐으나 일본에서 액냉매분사식 스크롤 압축기가 개발되면서 현재까지 주종으로 사용되고 있다.

에어컨용 압축기는 왕복동식과 로타리식이 주류를 이루고 있으며 패키지에어컨이 보급되면서 스크롤 압축기가 대세로 떠올랐다. 칠러용 압축기는 소형과 중형 칠러에는 왕복동식이, 대형에는 원심식이 주로 사용되고 있으며 30kW~1,000kW 범위에서는 스크류식이 잠식하고 있다.

압축기 기술개발은 국제적인 규제 및 기후변화협약에 많은 영향을 받고 있다. 이에 따라 에너지를 보다 적게 사용하고 온실가스 저감을 위한 신냉매가 적용되는 압축기 개발에 적극 나서고 있다. 이런 의미에서 유럽에서 시행하고 있는 F-Gas 규제를 시사하는 바가 크다.

유럽은 교토의정서에서 규정하는 6대 온실가스인 △이산화탄소 △메탄 △아산화질소 △수소불화탄소 △과불화탄소 △육불화황 등에 포함되며 불소(F)를 함유한 기체를 총칭하는 F-Gas에 대한 규제를 시행하고 있다.

F-Gas 중 HFCs의 단계적 감축(Phase-down)으로 EU시장 내 도입량을 2030년까지 현재보다 79% 줄이기 위해 시행되고 있는 규제다. 이를 위해 지구온난화지수(GWP) 150을 초과하는 HFCs 상업용 밀폐 냉동장치들은 2020년부터 EU 내 시장판매가 금지되며 지구온난화지수 150을 초과하고 40kW를 넘는 상업적 용도의 중앙집중식 냉동장치들은 2022년부터 시장판매가 금지된다.

이에 따라 유럽의 경우 2000년부터 온실가스 감축을 시작해 2010년부터 R22 사용이 완전히 중단됐으며 R404도 높은 GWP로 수년 내 사용이 중지될 계획이다.

업계의 한 관계자는 “직접적으로 대기로 방출되는 냉매에 규제의 초점이 맞춰져 압축기를 비롯해 냉동공조시스템이 GWP가 낮은 CO₂, HFO(R1234yf 등) 및 HC(R290 등) 등의 냉매를 적용할 수 있는 압축기 개발에 주력하고 있다”고 밝혔다.

또 다른 관계자는 “현재 온실가스 배출영향이 냉매보다 큰 전력소비를 줄이는 방향으로 초점이 이동하고 있다”라며 “친환경 냉매를 적용하면서 에너지까지 줄일 수 있는 인버터 일체형 압축기 개발이 속속 출시되고 있다”고 밝혔다.

결국 냉매규제와 에너지절감 방향에 따라 압축기 개발 방향이 잡혀가고 있는 것이다. 현재는 R410a 위주로 압축기가 개발되고 있으며 상업용은 자연냉매인 R290, R600 등으로 전환되고 있다.

우리나라는 사실상 냉매압축기 제조사가 LG전자와 삼성전자를 제외하면 없다. 글로벌시장에서 경쟁력 있는 냉장고와 에어컨을 생산하고 있어 직접 냉매압축기를 개발, 생산하고 있다.

반면 LG전자와 삼성전자가 참여하지 않고 있는 냉장용이나 대용량 등은 냉동공조분야 글로벌 부품기업인 댄포스, 에머슨(코플랜드), BITZER 를 비롯해 일본계 기업들이 각축을 벌이고 있다. 최근 히트펌프 등 소형압축기를 활용한 제품시장이 확대되면서 자연스럽게 삼성전자와 LG전자가 시장 확대에 나서면서 자연스럽게 국내기업과 글로벌기업간 경쟁이 치열해지고 있다.