Beijer Ref KOREA는 인천국제공항에 국내 최대 규모 총 냉동능력 200kW급 CO₂(R744) 냉동시스템을 구축했다고 밝혔다. 이는 인천국제공항에서 수행한 두 번째 CO₂ 냉동시스템 구축 프로젝트다. 인천국제공항 화물터미널의 신규 확장 시설에 설치된 신규 CO₂ 냉동시스템으로 기존 설비를 교체한 프로젝트가 아니라 AACT(Atlas Air Cargo Terminal)가 운영하는 제3화물터미널 확장사업 일환으로 새롭게 구축했다. 첫 프로젝트는 AACT 제1화물터미널에서 R22를 사용하던 노후 냉동설비를 CO₂ 냉동시스템으로 교체해 친환경냉매 전환을 지원한 바 있다.
인천국제공항은 ESG경영과 지속가능한 인프라 구축을 지속적으로 추진하고 있다. 이번 신규 화물터미널 역시 이러한 방향성을 반영해 CO₂냉매를 적용한 냉동시스템을 채택했다. CO₂는 지구온난화지수(GWP)가 1인 자연냉매로, 장기적인 환경규제 대응과 탄소저감 측면에서 매우 경쟁력이 높은 솔루션으로 평가받고 있다.
Beijer Ref의 관계자는 “우리의 고객이 CO₂를 선택한 가장 큰 이유는 단순히 현재의 GWP기준을 충족하기 위해서가 아니라 장기적인 환경규제와 시장변화에 선제적으로 대응하기 위한 것으로 한국도 냉동설비분야에서도 고GWP냉매에 대한 규제가 점차 강화되고 있어 2030년부터는 GWP 150 이상 냉매사용이 제한되는 방향으로 전환되고 있다”라며 “이에 따라 기존 HFC냉매는 물론 일부 저GWP 합성냉매 역시 장기적인 관점에서는 지속가능한 해법인지 검토가 필요하다”고 밝혔다.
유럽에서는 F-Gas규제 강화와 함께 PFAS에 대한 포괄적 제한논의가 진행되고 있다. 일부 HFO계열 냉매는 GWP가 낮다는 장점이 있지만 PFAS 이슈와 연결될 수 있어 장기적인 규제 리스크를 완전히 배제하기 어려운 상황이다. 이러한 흐름을 고려했을 때 자연냉매는 냉동산업이 궁극적으로 지향해야 할 방향이다. CO₂(R744)는 GWP가 1이며 ODP가 0인 자연냉매로, 환경성과 규제 대응 측면에서 매우 명확한 장점을 가지고 있다.
결국 이번 프로젝트에서 CO₂를 선택한 것은 현재의 친환경 요구에 대응하는 동시에, 향후 강화될 국내외 환경규제와 지속가능한 냉동시스템 전환에 선제적으로 대응하기 위한 결정으로 풀이된다.
냉장 2~5℃·냉동 –25℃ 정온보관
이번 CO₂시스템이 적용된 인천국제공항 AACT(Atlas Air Cargo Terminal) 제3화물터미널은 온도관리가 필요한 수출입화물을 위한 냉동인프라다. 공항 화물터미널에서는 다양한 국가를 오가는 화물이 일시적으로 보관되며 운송과정에서도 제품의 품질과 안전성을 유지하기 위해 안정적인 콜드체인이 요구된다. 이러한 물류환경에서 냉장 및 냉동보관을 안정적으로 제공해 국제 물류운영을 지원하는 역할을 수행한다.
신규 시스템은 냉장부와 냉동부를 분리해 총 200kW의 냉동능력을 공급한다. 냉장부에는 BITZER의 CRII 용량제어 압축기 1대와 정속형 압축기 3대가 적용됐다. 증발온도 –5℃ 조건에서 175kW(50RT)의 냉동능력을 공급하며 화물 보관공간을 2~5℃로 유지한다.
냉동부는 인버터 구동 압축기 1대와 정속형 압축기 1대로 구성됐다. 증발온도 –32℃ 조건에서 25kW(7RT)의 냉동능력을 공급해 냉동화물을 약 –25℃에서 보관한다. 설비는 외기온도 35℃조건에서도 안정적으로 운전할 수 있도록 시운전과 검증이 진행되고 있다. 가스쿨러는 설계압력 100bar, 출구온도 38℃ 조건이며 리시버의 설계압력은 40bar다.
CO₂ 냉매는 임계온도가 약 31℃로 낮기 때문에 여름철에는 고압의 초임계영역에서 운전하는 경우가 많다. 이에 따라 가스쿨러 압력제어, 압축기 토출온도 관리, 플래시가스 처리와 고압배관 안전성 등이 시스템의 성능과 신뢰성을 좌우한다.
베이어레프의 관계자는 “이번 시스템은 중온(MT)과 저온(LT)냉동을 모두 지원해 서로 다른 보관조건이 필요한 화물을 동시에 관리할 수 있도록 설계돼 냉장보관이 필요한 화물은 약 2~5℃의 중온환경에서, 냉동보관이 필요한 화물은 약 -25℃의 저온환경에서 보관된다”라며 “이러한 이중 온도시스템을 통해 신선식품, 과일, 화훼류, 의약품 및 바이오 제품은 물론, 온도변화에 민감한 전자제품 등 다양한 수출입 화물의 특성에 맞는 보관환경을 안정적으로 제공할 수 있다”고 밝혔다.
전력사용량·CO₂배출 저감 입증
베이어레프는 프로젝트 검토단계에서 CO₂시스템과 기존 R507A시스템을 동일한 조건으로 비교하는 시뮬레이션을 수행했으며 시뮬레이션에서는 동일한 부하조건과 동일한 기상조건을 적용해 각 시간대별 부하에 맞춰 압축기 운전단계를 계산하는 방식으로 1년간의 전력 사용량을 예측했다.
시뮬레이션 결과에 따르면 CO₂시스템의 예상 연간 전력소비량은 80만8,889kWh로 R507A시스템의 124만1,406kWh보다 43만2,517kWh CO₂시스템의 연간 에너지사용량이 약 34.8% 절감되는 것으로 나타났다. 연간 CO₂절감량을 계산하면 약 229톤, 10년간 약 2,292톤의 전력사용 간접배출을 줄일 수 있다. 이번 계산에는 0.530kgCO₂/kWh의 전력배출계수가 적용됐다.
냉매 누출에 따른 직접배출까지 포함한 생애주기 온실가스 배출량은 CO₂시스템이 4,290톤CO₂eq, R507A시스템은 1만4,872톤CO₂eq로 추산됐다. 두 시스템의 차이는 약 1만582톤CO₂eq으로 CO₂시스템이 약71% 낮았다. R507A는 GWP가 3,985에 이르는 고GWP HFC 혼합냉매인 반면 CO₂냉매의 GWP는 1이다. 냉매누출량이 같더라도 직접 온실가스 배출량에서 큰 차이가 발생할 수밖에 없다.
베이어레프의 관계자는 “약 1만582톤 CO₂e의 감축 효과는 승용차 약 2,300대가 1년 동안 배출하는 CO₂를 줄이는 것과 유사한 규모이며 도시지역에 나무묘목 약 17만6,000그루를 심어 10년 동안 자라게 하는 효과와도 비슷한 수준”이라며 “이번 시뮬레이션 결과는 CO₂ 시스템이 단순히 냉매 자체의 GWP가 낮다는 장점뿐만 아니라 에너지사용량 절감과 전력생산과정에서 발생하는 간접배출 저감까지 함께 달성할 수 있는 솔루션”이라고 강조했다.
CO₂ 냉동시스템 확대는 단순히 기존 냉매를 R744로 교체하는 문제가 아니다. CO₂의 높은 운전압력과 임계특성을 고려한 압축기, 밸브, 열교환기, 배관, 제어시스템, 안전장치의 재설계가 필요하다. 또한 국내 여름철 고온다습한 환경에서 효율을 확보하기 위해서는 가스쿨러 용량과 접근온도 최적화, 압력제어, 병렬압축, 이젝터, 서브쿨링 등 고온대응 기술을 적용해야 한다.
공항 콜드체인은 일반 식품물류보다 화물의 경제적 가치와 온도이탈에 따른 위험이 크다. 특히 의약품과 바이오의약품은 정해진 온도범위를 벗어나면 품질과 유효성에 영향을 받을 수 있어 설비 이중화와 비상운전, 온도기록, 경보 및 원격감시체계가 필수적이다.
이번 인천공항 프로젝트는 향후 실제 에너지절감 실적과 고온기 운전성능, 유지관리비, 고압설비 안전성 등이 확인될 경우 인천공항을 비롯한 국내 공항과 대형 물류시설의 노후 R22·고GWP HFC 냉동설비 전환을 촉진하는 핵심 레퍼런스로 활용될 전망이다.
