[스크랩] 구냉매와 오존층

1. 오존층의 역할

① 태양으로부터 방출되는 유해자외선(UV-B)을 흡수, 차단하는 역할을 한다.
② 유해자외선(UV-B)이 지표에 바로 쪼이게 되면
- 피부암, 백내장 발생, 면역기능 저하
- 플랑크톤의 감소로 인한 먹이사슬 파괴(어획량 감소)
- 광합성 억제로 인한 농작물 수확 감소 등의 원인이 된다.


2. 냉매의 오존층파괴 문제의 인식

1974년 미국 캘리포니아대 Rowland 교수가 “지표에서 방출된 CFC(Chloro Fluoro Carbons)는 성층권에서 오존(Ozone)층을 파괴하며, 그 결과 지표에 조사되는 유해 자외선의 양이 증가하여 피부암의 발생, 농작물의 피해, 생태계의 파괴 등의 원인이 된다”라는 요지의 내용을 과학잡지 Nature誌에 발표한 것을 계기로 CFC 문제가 심각하게 논의되기 시작하였다.
그 후 이것이 지구환경에 미치는 영향이 심각하다는 세계적 공감대를 형성하여, 마침내 유엔환경계획(UNEP)에서 이 문제를 다루게 되었고, 1987년 9월에는 캐나다 Montreal 국제회의에서 CFC의 생산을 규제하는 이른바 “Montreal 의정서”가 채택되게 되었다.


3. CFC(freon)의 오존층 파괴 메카니즘

지표에서 방출된 보통의 가스(NH3, CH4, C3H8 등)는 대개 대기권 내에서 분해되어 눈, 비 등과 함께 다시 지표로 돌아오지만, Freon 가스는 매우 안정된 물질이기 때문에 대기권에서 분해되지 않고 멀리 성층권까지 확산되어 가서, 거기서 태양의 강력한 에너지에 의해 분해되어 “Cl(염소)”원자를 방출한다.

CCl2F2 (R-12) → 분해하여 Cl 방출

Cl은 오존(O3)와 반응하여 ClO를 생성하고 ClO는 다시 O3와 반응(연쇄반응) → 즉 Ozone층을 연쇄적으로 파괴한다.

Cl + O3 → ClO + O2-----(1)
ClO + O3 → Cl + 2O2 ----(2)

(1)(2)의 반응을 수십만 번 반복 후 지표에서 올라온 미량의 CH4와 반응하여 Cl이 소멸된다.

CH4 + Cl → HCl + CH3


4. CFC의 생산 규제일정

① 최초의 Montreal 의정서(’87)에서는 5가지 CFC(R-11, R-12, R-113, R-114, R-115)에 대해 98.7.1까지 86년의 소비량을 기준으로 하여 50%를 삭감하는 것으로 하였으나,

② 성층권에서 오존층 파괴가 지구환경에 미치는 영향이 점점 심각하게 인식되어, 90년 6월 런던회의와, 92.11 코펜하겐회의에서 규제대상 및 규제계획을 더욱 강화하였다.

즉, 선진국의 경우 5가지 CFC → 96.1.1까지 전폐

그 결과 선진국의 경우에는 1996년 1월 1일 이후로 CFC의 생산이 중단되었고, 개발도상국(우리나라가 여기에 속함)은 10년간의 유예기간을 갖고 CFC를 전폐하게끔 되었다.

③ 또 95년에 열린 제7차 비엔나회의에서는 중간대체물질인 HCFC에 대해서도 선진국 전폐일정을 2030년으로 앞당기고, 개발도상국에 대해서는 2015년의 HCFC 소비량 기준으로 2016년부터 생산량을 동결하고 2040년에 전폐토록 결정하였다.

④ 우리나라는 1992년에 몬트리올의정서에 비준하였으며, 이러한 국제협약을 이행하기 위하여 "오존층보호를위한특정물질의제조규제등에관한법률"을 제정하여 '92.1.1부터 시행하고 있다.


5. 칠러 냉매선정시 참고 사항

1989년 말까지만 하더라도 원심식 칠러(centrifugal chiller)의 냉매는 대개가 R-11 이었으며 일부 R-12와 같은 고압냉매를 사용하였다.
그러나 오늘날 원심식 냉동기에 사용되는 냉매는 R-22, R-123, R134a 중의 하나다. 이 중에서 R-22는 크기가 작고 매우 큰 용량을 내는 곳에 사용된다. R-123과 R-134a의 사용비율은 R-11과 R-12의 비율과 비슷하며 새롭게 설치되는 칠러의 2/3가 저압 HCFC인 R-123을 사용하며, 나머지가 중간압력의 HFC인 R-134a를 사용한다.
현재 칠러용 냉매로 많이 사용되고 있는 R-22와 R-123은 몬트리올의정서 및 각 국가의 의정서 이행 규약에 따라 단계적으로 폐기될 전망이다. 이 의정서에 따르면 선진국의 경우 2030년까지, 개도국의 경우 2040년까지 생산을 중지해야 한다.

R-22와 R-123의 ODP(오존층 파괴지수)는 각각 0.034와 0.012로서 비교적 낮은 편이며, R-123이 R-22보다 더 낮다. 이러한 이유로 일반적으로 R-22가 R-123보다 전폐 일정이 더 빠르게 잡혀 있다.
정밀한 분석에 따르면 냉매로 사용되는 R-123이 오존 파괴에 미치는 영향은 냉매로 인한 최고치의 0.001%도 안 되어 사실 무시할만한 수준이다. 지난 몇 년간의 연구를 살펴보면 R-123의 환경적 측면에서의 장점이 오존에 미치는 영향을 훨씬 능가하므로 R-123의 전폐를 다시 고려해야 한다는 주장이 많이 제기되고 있다.
HFC R-134a는 ODP가 "0"이기 때문에 몬트리올 의정서에 따라 제약을 받지 않는다. 그러나 HFC는 지구온난화지수(GWP)가 높기 때문에 교토의정서의 규제를 받을 가능성이 있다.

출처 : 건축설비 SHOP-DWG

글쓴이 : 전정섭 원글보기

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