선진국은 HFO, CO₂ 같은 친환경물질 기반으로 한 시스템 개발

냉동공조시장 선점 뺏기면 장기적으로 시장탈환 어려워
정부 지원책 늘리고 업체 기술개발로 국제 경쟁력 가져야
 

분야별 탄소배출 규제 강화

1989년 몬트리올 의정서 협약을 시작으로 1997년 쿄토 의정서 그리고 최근의 파리 협약까지 탄소배출 규제에 대한 각 분야별 규제는 강화되고 있다.

냉매도 탄소 배출에 직적접인 영향을 주는 물질로서 1990년대 오존층을 직접 공격하는 ODP(Ozone Depletion Potential)와 이산화탄소 배출을 하는 GWP(Global Warming Potential) 지수가 높은 R11, R12번과 같은 CFC(Chloroflurocarbon)계열의 냉매 규제를 시작으로 2000년대에는 R123, R22, 141b와 같은 HCFC (hydrochlorofluorocarbon) 계열은 선진국에서는 전면 규제에 들어갔고 개도국에서는 2030년까지 매년 점차적으로 감축하는 데에 협의를 하였다(표1 참조).

2010년도에 들어서 R134a, R410a와 같은 HFC(Hydrofluorocarbon) 계열의 냉매가 유럽, 미국 등의 선진국 위주로 규제를 하고 있으며 중국, 인도 등과 같은 경제 규모가 크고 전 세계적으로 환경적인 영향이 큰 국가들에게도 국제사회로부터 규제 요구가 되고 있는 상황이다.

이에 국제사회에서는 최근 아프리카 킬가리에서 HFC 규제에(감축안) 대한 협의를 하였다. 대한민국의 경우 아직 UN에서는 개발도상국의 위치로(Article 5 Group1) 분류가 되어 있어 2011년부터 수입 생산 통계를 바탕으로 규제 일정에 들어간 미국, 유럽, 일본등의 선진국과는 달리 2020-2022년까지의 수입 생산 실적을 기준으로 하여 2024년부터 10%, 2035년 30%, 2040년 50%, 그리고 2045년까지 80%를 감축해야 한다. 이는 중국과 같은 규제 일정이다. 개도국 Group2의 위치에 있는 인도, 파키스탄, 이란 등의 중동국가는 2024-2026년의 수입 생산 실적을 바탕으로 2047년까지 87% 감축을 해야 한다. 

선진국은 탄소 배출량 감축 노력

주요 국가별로 규제안을 자세히 보면 유럽연합의(EU) 경우 제192조(환경보호)를 법적 근거로 EU 회원국을 대상으로 2014년 4월 14일 이사회에서 채택된 F-Gas(불소화 온실가스 및 수소불화탄소) 규정은 탄소 배출량을 2015년 100% 기준으로 2030년까지 79% 감축하여 21% 수준까지 떨어트리는 데에 목적을 두고 있다(표2 참고).

EU의 F-gas 규정에 따라 구체적으로 그 목표를 달성하기 위해 아래의 (표3 참고)와 같이 적용분야 단위에서 GWP를 제한하고 있다.

미국의 경우 대기오염방지법(CAA) 제612조에 따라, 환경보호청(EPA)은 비교 위험 프레임워크 내에서 대체물질을 검토했다. 보다 구체적으로 설명하자면, 제612조는 EPA가 인체 건강과 환경에 전반적으로 덜 해로운 다른 가용 대체물이나 잠재적인 가용 대체물이 있다고 판단하는 경우, 대체되어야 할 물질의 사용을 금지해야 한다고 규정하고 있다.

그래서 제612조를 이행하는 EPA의 중요 신규 대체물질 정책(SNAP)은 고정된 대체물질 목록을 제공하는 대신 계속해서 대체물질 목록을 발전시킨다. 이는 EPA가 우리의 환경과 인체 건강에 미치는 영향에 대한 전반적인 이해와 가용 대체물에 관한 현재 지식을 토대로 결정을 내리기 때문이다.

하지만 최근에는 미국 중앙 정부의 움직임과는 다르게 캘리포니아의 대기자원위원회(California Air Resource Board, CARB)에서는 2023년 1월부터 지구온난화지수(GWP) 750 이상의 냉매가 적용된 에어컨 판매를, 2024년 1월부터는 냉동기 판매를 규제하기로 발표 하였다. 뉴욕, 코네티컷, 메릴랜드 등 다른 주도 캘리포니아의 HFC 냉매 규제를 따르기로 했으며 조만간에 더 많은 주에서도 동참의사를 밝힐 것으로 보인다. 법안이 시행까지는 냉매 사용 업계와 정부측에서도 현실적인 지원 정책이 필요하지만 시행될 경우 현재 시장에서 존재하는 R-32와 같은 A2L(미가연성) 등급의 냉매는 많은 용량이 들어가는 일부 시스템 에어컨에는 적용이 불가할 것으로 보인다.

국내 냉동공조와 단열 패널업계 빨간불

이러한 국제적 규제의 움직임에 HFC와 HCFC가 적용되고 있는 우리나라의 냉동공조 그리고 단열 패널 업계에는 빨간불이 켜졌다. 기업 규모가 커 규제 내용을 파악하고 연구개발의 역량이 있는 기업들은 이미 대응을 하고 있는 중이지만 중소기업들은 이마저도 어려운 상황이다. 대체 할 수 있는 기술들은 크게 DME, LPG 등의 하이드로카본 계열의 가스, 암모니아, CO₂ 등의 자연냉매 그리고 이미 선진국에서는 많이 적용 사용되고 있는 HFO(Hydrofluoroolefin) 계열의 Low GWP 냉매이다. 각 대안책마다 장단점이 있다.

HFC, HCFC 가스가 주로 사용되는 냉동공조, 단열재 발포 분야에서 물질을 선정할때 고려 되어야 하는 부분은 크게 물질을 사용했을 때의 효율과 안전성 그리고 비용이다. 하이드로카본 계열의 가스는 고압인 경우가 많아 효율성은 좋으나 폭발성 및 가연성의 특성을 지니고 있어서 취급하기가 어렵고 국제 안전 규정에 따라 냉매 충진 용량이 제한되어 있어 사용에 한계가 있다.

암모니아, CO₂ 등의 자연 냉매의 물질 자체의 비용적인 측면에서는 탁월한 장점을 보이나 CO₂의 경우 압력이 높아 시스템 설계 및 제작에 많은 비용이 들어가고 추후 A/S가 어려운 부분이 있다. 주로 냉동창고에 많이 적용되는 암모니아의 경우 특유의 독성과 폭발성 때문에 국내 자체에서 규제를 하고 있다.

특히 서울근교 지역에서는 암모니아를 사용한 냉동시설을 설치할 수가 없다. 단열재 부분에서는 기존에 많이 사용 되었던 HCFC 발포제가 규제 일정에 따라 매년 공급량이 감축되고 쿼터가 줄어듦에 따라 가격상승이 지속적으로 되고 있다. 일부 업체들은 사이클로펜탄으로 발포 시스템을 개발하고 또 XPS와 같은 패널 분야에서는 HFC 물질을 검토하고 있다.

사이클로펜탄은 역시 가연성 물질로 방폭설비 없이는 다룰 수가 없다. HFC물질로의 전환도 단기적으로는 솔루션일수 있으나 앞에서 언급된 킬가리 의정서가 내년 중으로 국내 비준 될 것으로 보이며 효율적으로 감축계획을 이행하려면 유럽과 같이 적용분야에도 GWP 제한을 둘 수밖에 없을 것으로 보인다. 이런경우 유럽이나 일본과 같이 XPS(Extruded polystyrene) 분야에서도 GWP 150 이하의 물질로 제한을 둘 수가 있고 비용과 시간을 투자하여 개발한 HFC 발포 시스템이 몇 년 사용도 못하고 폐기 될 수도 있는 것이다.

안정성 및 성능 평가 통해 선정되어야

이러한 산업계의 어려움을 해결할만한 솔루션으로 HFO 냉매/발포제 솔루션을 꼽을 수 있다. 장점은 명확하다. HFO 솔루션은 각 적용 분야마다 GWP 국제 규제를 만족 할 수 있도록 설계가 되어 있고 기존 물질을 사용하는 시스템에 큰 변경 없이 적용 할 수 있도록 설계가 되어 있다.

물론 일부 적용 분야에서는 안정성 평가 및 성능 평가를 진행하여 선정이 되어야 한다. 이미 규제가 적용중인 유럽, 일본 그리고 미국에서는 주요 냉동공조 그리고 패널 발포 분야에서 주요 솔루션으로 대량 적용중이다. 최근 우리나라에서도 서서히 HFC, HCFC 규제에 따라 적용분야에서 대체 솔루션에 대한 필요성을 인식하기 시작하였고 업계에서 HFO에 대한 요청이 증가되고 있다.

HFO는 좋은 솔루션이지만 단점으로는 신물질 개발과 설비 투자 비용으로 인하여 기존 물질대비가격이 비싼점이다. 이는 사용업체의 입장에서는 적용에 부담이다.

우리나라는 파리협정 당시 CO₂ 배출량을 BAU(Business As Usual) 대비 2030년까지 37% (CO₂ 약5억3,600만톤이)를 감축하기로 국제 사회에 약속하였다. 현재 HCFC, HFC 통합하여 국내에 생산 적용 그리고 유지보수 시장으로 유통되는 물량을 CO₂톤으로 계산하면 추산으로 약 2천만톤정도로 계산된다. 이는 BAU 감축량의 약 3%대로 추정된다. 만일 이를 HFO 솔루션으로 변경시 2천만톤을 99% 배출량이 절감된 약 10만 CO₂톤 수준으로 줄일 수가 있다. 국가적인 측면에서도 CO₂ 절감 로드맵에 기여 할 수 있는 수치임이 분명하다.

효율적인 환경정책을 위해서는 감축효과가 큰 XPS 단열제, 에어컨과 같은 공조 분야에 규제 물질에서 전환 비용을 최소화하는 인센티브 제도를 만들면 긍정적인 효과가 있을 것으로 보인다.

환경 규제는 글로벌 트렌드로서 피할 수 없는 문제이다. 여러번 언급 되었듯이 선진국에서는 이미 규제에 맞춰 칠러, 에어컨 시스템 분야등에서 HFO, CO₂와 같은 친환경 물질을 기반으로 한 시스템을 개발하여 시장 공략에 나선지 오래이다.

하지만 대한민국은 개도국으로 분류되어 규제 일정이 늦어짐에 따라 국내 업체에서도 친환경 시스템에 대한 개발 필요성을 못느끼고 글로벌 무대에서는 선진국 업체에게 시장을 내주고 있는 상황이다.

냉동공조와 같은 설비 시장에서는 선점을 뺏기면 장기적으로 길게는 10년간 시장을 탈환하기가 어렵다. 이러한 관점에서 규제보다 빠른 시각으로 정부에서의 지원책 그리고 주요 업체에서의 기술개발이 진행되어 국제 경쟁력을 가졌으면 하는 바램이다.