냉매

1 개요
 1) 냉매(Refrigerant)의 정의
   - 냉매는 냉각시킬때 열을 전달하는 물질을 뜻함
 2) 냉매의 기능
   - 일반적으로 냉동기기 내부에서 냉각사이클을 순환하면서 저온부에서 기화하여 주위에 열을 흡수하고 고온부에서 응축하여 열을 방출하는 매개체.
   - 냉각 사이클을 순환할때 기체에서 액체등으로 상-전이(Phase transition)를 일으키는 냉매를 [1차 냉매]라 함.
   - 상변화 없이 단상 상태에서 저온부와 고온부 사이에 열을 교환하는 냉매를 [2차 냉매]라 함.

2 냉매의 종류
 1) 냉매의 변천
   ① 1세대 : 암모니아
      - 우수한 열역학적 특성 높은 효율, 인체에 유해하여 사양됨.
   ② 2세대 : 염화불화탄소(CFC 프레온가스)
      - 안정적이고 인체 무해하나, 오존층파괴의 원인으로 알려지면서 2010년 이후로 사용금지됨.
   ③ 3세대 : 수소불화탄소(HFC, hydro-fluoro-carbone)
      - CFC구조에 Cl(염소)을 포함하지 않는 것으로 개발됨.
      - 이산화탄소가 온실가스 효과가 높은것으로 알려지면서 사용금지됨.
   ④ 4세대 : 수소불화올레핀(HFO, hydro-fluoro-olefin)
      - 오존층을 파괴하지 않고, 온실가스 발생이 낮음으로 사용이 권장되고 있음.
 2) 냉매의 종류
   - 암모니아
   - 액체헬륨, 액체수소, 액체질소
   - 수소불화올레핀(HFO)
     * 탄소의 이중결합이 특징(약한 가연성 내포)
     * 듀폰, 허니웰 社 특허 독점중
     * FO-1234yf, HFO-1234ze, HFO-1336mzz 등이 있음

3 냉매의 구비조건
 1) 상태
   - 저온에서 증발 압력이 대기압보다 높고, 상온에서 응축 압력이 낮을 것.
   - 인화성 및 폭발성이 없고 인체에 무해하며 자극성이 없을 것.
   - 화학적으로 안정되고 냉매 증기가 압축열에 의해 분해되지 않을 것.
   - 불활성을 띄어 금속 등과 화학적 반응을 일으키지 않고 윤활유를 열화시키지 말 것.
   - 전기 저항이 크고 절연 파괴를 일으키지 않을 것.
 2) 기능
   - 액화가 가능한 최고 온도(임계온도)가 높고 응고 온도는 낮을 것.
   - 동일한 냉동 능력을 나타내는 경우, 필요한 동력이 적고 냉매 가스의 부피가 적을 것.
   - 증발 잠열이 크고 액상일 때 비열이 작을 것.
   - 액상 및 기체상의 점도는 낮고, 열전도도는 높을 것.
   - 가격이 저렴하고 운반과 구입이 용이할 것.
 3) GWP
   - 오존층 붕괴와 지구 온난화에 영향을 주지 않을 조건으로의 판단기준.
   - GWP 지수(Global Warming Potential) : 이산화탄소 1kg이 흡수하는 태양에너지의 값을 1이라고 보고 측정한 온실가스의 태양에너지 흡수량.
   - 온실가스 배출량을 수치화한 것으로 규제 기준이됨.
     * 유럽의 경우는 F-Gas Regulations을 시행하여 GWP가 150이상인 냉매에 대한 사용을 점차적으로 제약하고있음.
     * 2020년부터는 가정용 에어컨까지 GWP가 150이상인 냉매를 사용할 수 없게됨.