HFC에서 CO2(R744) 또는 프로판(R290)으로 단계별 전환

전환을 검토할 때는 언제입니까?

2025년 1월 1일부터 GWP가 2,500 이상인 신품 F-gas는 냉동 장비 정비에 더 이상 사용할 수 없습니다. 재생 또는 재활용 가스는 2029년 말까지 사용할 수 있으며, 2032년부터는 GWP 750으로 제한이 강화됩니다 ^[1]. GWP 150 이상인 40 kW 이상의 중앙 집중식 상업용 시스템은 더 이상 시장에 출시할 수 없습니다 ^[1]. 동시에 HFC 할당량가 감소하여 가격이 상승하고 가용성이 떨어집니다 ^[1]. 다음과 같은 경우 일반적으로 전환을 고려하는 것이 좋습니다:

• 플랜트가 R404A, R507A 또는 정비 금지 대상이거나 2032년부터 금지될 기타 냉매로 가동되는 경우,
• 플랜트에서 누설이 잦거나 새로운 압축기 랙이나 새로운 배관공사와 같은 대수리가 필요한 경우,
• 매장이나 건물이 어차피 리모델링 또는 확장되는 경우,
• 운영자가 냉매 및 누설 점검 비용을 줄이고자 하는 경우.

소형 플랜트의 경우, 저GWP HFC/HFO 혼합 냉매로의 냉매 전환이 첫 번째 단계가 될 수 있습니다. 냉매 전환 계산기에서 적합한 대안을 확인할 수 있습니다.

HFC 시스템에 보통 R744나 R290을 충전할 수 없는 이유

HFC 시스템은 HFC용으로 선택된 최고 허용 압력(PS)을 가집니다. 여기에 CO2를 충전하면 압력이 수배 초과되며, 압력 안전장치, 압축기 및 오일이 부적합합니다. HFC 시스템에 프로판을 사용하면 점화원 평가가 전혀 이루어지지 않은 장비에 가연성 냉매가 주입되며, 실내가 충전량 한계를 충족하지 못할 수 있고, 플랜트가 더 이상 CE 마크와 일치하지 않게 됩니다 ^[3][5]. 따라서 실제로는 제조사가 승인하는 경우 배선 및 일부 냉각 지점 정도만 재사용하고, 새 시스템을 구축하거나 유닛을 교체하게 됩니다.

R404A의 대체제는 무엇인가요?

R404A의 GWP는 약 3,900입니다. 2025년 1월 1일부터 신규 R404A는 냉동 장비 서비스에 사용할 수 없습니다. 회수 또는 재생된 R404A는 2029년 12월 31일까지 사용할 수 있으며, 2032년 1월 1일부터 고정식 냉동 설비의 서비스 한계는 GWP 750으로 낮아집니다 ^[1]. 기존 플랜트는 대개 HFC/HFO 블렌드로 개조되는 반면, 신규 플랜트는 R744 또는 R290용으로 제작됩니다. 표는 일반적인 선택 사항을 비교합니다. GWP는 규정 (EU) 2024/573 ^[1], 글라이드는 이슬점 −30 °C에서 CoolProp으로 계산됨 ^[7].

• R448A, R449A 및 R452A는 R404A와 마찬가지로 A1이므로 안전 등급이 변경되지 않습니다. GWP가 2,500 미만이지만 750을 초과하므로 2031년 이후에도 재생 또는 회수된 가스만 보충할 수 있습니다 ^[1].
• R454C 및 R455A는 GWP가 1말로 150 미만이지만 A2L(약한 가연성)입니다. A1 플랜트를 이들 냉매로 개조하려면 충전량 한계, 환기 및 부품에 대한 새로운 EN 378 평가가 필요합니다 ^[3].
• R404A 및 위 블렌드들은 POE 오일을 사용합니다. 개조하기 전에 새로운 냉매 및 오일에 대한 압축기 제조업체의 승인을 확인하세요.
• 블렌드들은 4–14 K의 온도 글라이드를 가집니다. 과열도 가이드에 설명된 대로 이슬점에서 과열도를, 버블점에서 과냉각을 측정하세요.
• 개조 계산기는 플랜트에 대한 이러한 냉매의 용량, 토출 온도 및 질량 유량을 비교합니다.

1단계: 새 시스템 계획

1. 온도 수준별(중온, 저온, 공조) 및 연간 냉방 부하와 열회수 요구 사항을 계산합니다.
2. 시스템 개념을 선택합니다. 초임계 CO2 부스터는 하나의 시스템에서 중온과 저온을 모두 처리합니다. 프로판 칠러를 사용하는 간접 시스템은 프로판을 옥외나 기계실에 두고 글리콜이나 CO2 브라인과 같은 2차 유체로 냉기를 분배합니다. R290을 사용하는 플러그인 쇼케이스(일체형, 대개 수냉식)는 소규모 상점에 적합합니다.
3. 냉매 함유 부품의 위치(거주 공간, 기계실, 옥외 또는 환기되는 인클로저)를 결정합니다. 이를 통해 위치 등급과 접근 범주가 결정됩니다 ^[3][4].
4. 배관 크기를 결정합니다. CO2 계산기는 R744용 구리 및 강관 크기를 산정하며, HC 계산기는 R290 및 기타 탄화수소의 충전량 한계를 확인합니다.

2단계: 안전 등급 및 충전량 한계

EN 378-1 및 ISO 5149-1에 따라 최대 충전량은 냉매, 실내 부피, 위치 등급 및 접근 범주에 따라 다릅니다 ^[3][4]. R744(A1)의 경우 실용 한계가 적용됩니다. 전체 충전량이 가장 작은 방으로 누출될 경우 농도가 한계 미만으로 유지되어야 하며, 그렇지 않으면 가스 감지, 환기 또는 기계실과 같은 조치가 필요합니다. CO2는 공기보다 무거워 바닥 수준에 모입니다.

R290(A3)의 경우 제한 기준은 하한연소용한계(LFL)를 기반으로 합니다. m1 미만에서는 기본적으로 실내 조건에 따른 요구사항이 없으며, m1과 m3 사이에서는 실내 크기와 설치 높이에 따라 충전량이 제한되고, m3를 초과하는 경우 냉매 함유 부품은 기계실, 환기되는 인클로저 또는 실외에 위치해야 합니다 ^[3]. 프로젝트에 적용되는 표준 버전에 명시된 정확한 값과 공식을 확인하십시오. 가연성 냉매에 관한 기사에서는 프로판에 대한 예를 보여줍니다.

3단계: 압력, PED 및 ATEX

각 부품은 운전 중, 정지 중, 그리고 운송 중의 최고 압력을 포괄하는 PS를 갖추어야 합니다 ^[3]. CO2의 경우 정지 압력을 확인하십시오. 많은 시스템에 소형 정지 냉각 유닛이 있거나 이를 견딜 수 있는 용기가 장착되어 있습니다. 압력기기 지침 2014/68/EU에 따라 범주(I~IV)는 PS, 체적 또는 배관 크기 및 유체 그룹에 따라 결정됩니다. 프로판은 그룹 1, CO2는 그룹 2이며, 이 범주에 따라 적합성 평가 및 통인기관(notified body) 필요 여부가 결정됩니다 ^[5].

프로판이 기계실 내부나 정비 중과 같이 폭발성 분위기를 형성할 수 있는 곳에서는 고용주가 위험을 평가하고 구역을 나누어 폭발 보호 문서에 기록해야 합니다 ^[6]. ATEX 장비 지침 2014/34/EU에 따라 구역 내의 장비는 해당 구역에 적합해야 합니다. EN 378은 정상 운전 시 폭발성 분위기를 방지하는 것을 목표로 하지만, 여전히 위험 평가는 수행되어야 합니다.

5단계: HFC 설비 해체

(EU) 2024/573 및 집행규칙 (EU) 2024/2215에 따라 설치, 서비스, 수리 및 해체에 대한 자격증 요건은 F가스뿐만 아니라 암모니아, CO2 및 탄화수소 등 대체물질까지 포함하며, 타인을 위해 작업하는 기업도 인증을 받아야 합니다 ^[1][2]. 개인에 대한 자격증 유형은 다음과 같습니다 ^[2]:

회원국은 통합 자격증을 발행할 수 있습니다. 구 규정(EU) 2015/2067에 따른 자격증은 새로운 유형(카테고리 I → A1, II → A2, III → D, IV → E)에 해당하지만, 보유자가 (EU) 2024/573 제10조에 따라 요구되는 교육 또는 평가를 통해 지식을 갱신한 경우에만 계속 사용할 수 있습니다 ^[1][2]. 따라서 CO2 시스템의 경우 기술자는 B 유형이 필요하며, 프로판의 경우 A1 또는 A2가 필요합니다. 계약 전 설치업체와 서비스 업체의 자격증을 확인하십시오.

문서화

기존 냉매는 자격을 갖춘 기술자가 회수하여 재활용, 재생 또는 파기 처리를 위해 이송해야 합니다. 기록부에 충전량을 기록하십시오. 고의적인 배출은 금지됩니다 ^[1].

체크리스트

1. 충전하기 전에 EN 378-2에 따라 건조 질소로 시스템의 강도 시험 및 기밀 시험을 실시하십시오. CO2 시험 압력은 HFC보다 훨씬 높으므로 위험 구역을 계획하십시오. 압력 시험 가이드를 참조하십시오.
2. 진공 작업을 수행하고 정압 진공 시험으로 확인하십시오. 진공 작업 가이드를 참조하십시오.
3. 냉매를 충전하십시오. CO2의 경우 드라이아이스가 생성되지 않도록 증기로 먼저 진공을 깨십시오. 프로판의 경우 점화원을 멀리하고 전용 가스 검출기로 측정하십시오.
4. 안전 기능(압력 제한기, 안전밸브, 가스 감지, 경보, 환기 및 비상 정지)을 시험하십시오.
5. 운전 데이터를 확인하고 조작자를 교육하십시오.

문서화

• PED에 따른 어셈블리의 적합성 선언 및 CE 마킹(카테고리 및 적합성 평가 포함) ^[5].
• 압력 시험 및 기밀 시험 성적서, 명판에 기재된 충전량 및 냉매.
• 위험성 평가, 충전량 제한 계산 및 프로판의 경우 폭발 보호 문서 ^[3][6].
• 취급 설명서, 운전 기록부 및 작업 수행자의 자격증 ^[2].

체크리스트

• 전환 사유가 명확합니까(서비스 금지, 제품 금지, 누설 또는 비용)?오류
• 온도 레벨별 냉방 부하를 알고 있습니까?
• 시스템 컨셉이 선택되었습니까: CO2 부스터, 보조 유체가 있는 프로판 칠러 또는 플러그인?
• 모든 냉매 함유 부품에 대해 위치 등급과 접근 카테고리가 결정되었습니까?
• 적용 가능한 EN 378 또는 ISO 5149 버전에 따라 충전량 제한을 확인했습니까?
• PS, PED 카테고리 및 적합성 평가가 결정되었습니까?
• 프로판의 경우: ATEX 위험성 평가 및 구역 설정이 완료되었습니까?
• 작업자와 회사가 CO2 또는 탄화수소에 대한 자격증을 소지하고 있습니까?
• HFC 냉매가 회수되고 기록되었습니까?
• 압력 시험, 진공 작업 및 기능 시험이 문서화되었습니까?