쿨함을 유지하는 것이 화제가 된 이유

Gordon Cairns
2024년 6월 17일
4분 분량

냉매(HFC)를 사용한 제품 관리

©미국 농무부.

시원함과 온난화의 원인은 무엇인가?

이건 어린아이들의 농담이나 수수께끼처럼 들릴지 몰라도, 답 자체는 단순합니다. 바로 수소불화탄소(HFC)입니다. 이는 주로 냉매로 사용되는 인공 화합물입니다.

염화 불화탄소(CFC)를 대체하기 위해 만들어진 HFC는 냉장고의 음식을 신선하게 유지하고 에어컨을 통해 실내 공간을 온화하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 그러나 HFC는 전 세계 온실 가스 배출량에서 작지만 상당한 비중을 차지합니다. 2021년에 발표된 국제기후변화패널(IPCC)의 제6차 평가 보고서에 따르면, 불소화 가스의 인위적 배출량은 1990년의 약 1%에서 2019년의 총 온실 가스 배출량의 약 2.3% 로 증가했습니다 .

HFC의 느린 누출

캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 박사 과정생이자 미국 환경 보호청(EPA) 산하 국립 환경 경제 센터의 오크리지 과학 및 교육 연구소 펠로우인 리사 레넬스는 Resources Radio 의 최근 팟캐스트에서 HFC가 지구 온난화에 그토록 강력한 영향을 미치는 이유를 설명했습니다.

"대기 중에 있는 동안 이산화탄소와 같은 가스보다 온도에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다." 그녀는 말했다. "우리는 '온도 임펄스 반응'이라고 부르는 것을 비교할 때 이를 볼 수 있는데, 이는 온실 가스 배출의 펄스에 대한 지구 온도의 반응입니다."

그녀는 이렇게 덧붙였습니다. "화석 연료 연소와 같은 활동에서 이산화탄소가 한꺼번에 배출되는 반면, HFC는 에어컨과 같은 기술에 필수적인 구성 요소이며 시간이 지남에 따라 훨씬 낮은 속도로 천천히 누출되는 경향이 있습니다. 이러한 다양한 요인은 배출량과 기후 변화에 미치는 영향을 예측할 때 관련이 있습니다."

©Wikimedia/Achim Hering (CC BY 3.0 DEED)

증가하는 에어컨과 에너지 수요

영국 맨체스터 대학의 호흡기 내과 교수인 애슐리 우드콕 박사는 New England Journal of Medicine 에 2023년 게재한 기사에서, 매년 제조되는 78만 톤의 고 GWP HFC 중 90% 이상이 생활 필수품인 냉장 및 에어컨을 만드는 데 사용된다고 적었습니다.

세계는 계속해서 더워지고 있습니다. 미국 해양 대기청에 따르면 2023년은 기록상 가장 더운 해였습니다. 따라서 도시와 기타 지역 사회의 삶은 실내 냉방 없이는 점점 더 어려워질 것입니다.

국제 에너지 기구(IEA)는 2050년까지 전 세계 가구 3가구 중 2가 에어컨을 보유하게 될 것으로 추정했으며, 이는 현재보다 두 배로 늘어나고, 같은 추세가 계속된다면 온실 가스 수요도 증가하게 될 것입니다.

한편, IEA는 건물 부문의 공간 냉방이 전 세계 전력 소비량의 16%를 차지하고, 건물 부문 전체 전력의 30%에 약간 못 미칠 것으로 전망했습니다 .

그러나 냉방 요구 사항을 충족한다는 것은 더 많은 에어컨 장치를 제조하는 데만 집중할 필요가 없다는 것을 의미합니다. 새로운 건물은 온도를 편안하게 유지하기 위한 수동 솔루션을 우선시하는 방식으로 건설될 수 있으며, 건물 거주자는 에어컨 온도를 더 낮은 전력 출력 지점으로 설정하는 방법에 대해 교육을 받을 수 있습니다. 또한 IEA는 2018년 보고서 "냉방의 미래"에서 미래에 건설되는 새로운 에어컨 장비는 현재 생산되는 장치보다 에너지 효율성이 더 좋을 것이라고 밝혔습니다.

HFC 밀수

아이러니하게도 HFC는 1987년 몬트리올 의정서 에 따라 위험한 염화불화탄소(CFC)를 대체하여 오존층을 보호하는 데 도움이 되도록 도입되었습니다 . 이제 HFC도 환경에 너무 위험하다고 간주되며, 몬트리올 의정서의 키갈리 개정안 에 따라 HFC 사용이 점차 감소하고 있으며, 2036년까지 HFC 사용이 85% 감소할 예정입니다 . 키갈리 개정안은 2016년에 서명되어 2019년 1월 1일에 발효되었으며, 2024년 4월 10일 현재 157개국이 비준했으며, 2022년 9월 21일에 미국이 비준했습니다.

난방 및 냉방 시스템을 바꾸는 것은 저렴하지도 쉽지도 않습니다. 식료품점은 비HFC 냉방으로 전환하는 데 매장당 100만 달러 이상의 비용이 들 수 있다고 식품 산업 협회는 예측했습니다. 게다가 키갈리 개정안 제한이 발효되면서 HFC가 필요한 사람들은 필사적인 조치에 의존하고 있습니다. 올해 초 캘리포니아주 샌디에이고의 마이클 하트는 멕시코에서 미국으로 HFC를 밀수한 혐의로 기소된 첫 번째 사람이 되었으며, 캘리포니아 남부 지방 검찰청은 3월에 이렇게 밝혔습니다. 기소장에서는 하트가 냉매를 차량으로 국경을 넘어 캘리포니아로 운반하여 방수포와 도구 아래에 숨겼다고 주장합니다.

몇 주 후, 캘리포니아주 산호세에 있는 Resonac America가 약 6,208파운드의 이러한 가스를 로스앤젤레스 항구로 불법으로 수입한 것이 적발되었다고 Scientific American 기사에서 보도했습니다 . Resonac America는 40만 달러가 넘는 벌금을 내는 데 동의했으며 1,693파운드의 HFC를 폐기하라는 명령을 받았다고 미국 환경 보호국 집행 및 규정 준수 보증 사무소가 밝혔습니다. 이러한 화학 물질이 대기 중으로 방출되었다면 이는 약 41,677미터톤의 CO2e였을 것이며, 이는 1년 동안 8,225가구에 전기를 공급하는 데 따른 배출량과 맞먹는다고 Scientific American은 전했습니다.

대체 냉매 사용 가능

다양한 기후 친화적이고, 에너지 효율적이며, 안전하고, 검증된 HFC 대체제가 이미 출시되어 있습니다 . 이러한 대체제에는 천연 냉매, R32와 같은 HFC, 하이드로플루오로올레핀(HFO), HFC와 HFO의 혼합물이 포함됩니다.

여러 슈퍼마켓의 대형 냉장 시스템에서 HFC에 대한 또 다른 기후 친화적 대안은 CO2 캐스케이드 시스템입니다. 이 시스템은 적어도 두 개의 냉장 시스템을 직렬로 연결하여 고온 측과 저온 측을 갖습니다. 이러한 사이클에서는 동결점과 비등점이 다른 냉매를 사용하며 이러한 시스템은 기존 냉장 시스템보다 효율적입니다.

탄화수소와 암모니아를 포함한 천연 냉매 도 GWP가 낮고 오존층 파괴 특성이 낮아 고려됩니다. 그러나 암모니아는 위험하고 부식성이 있습니다.R-600a (이소부탄) 및 R-290 가연성이 매우 높고 개조에 적합하지 않습니다. 따라서 대체 냉매를 구현할 때는 신중하게 고려해야 합니다.높은 에너지 효율성에도 불구하고 R-600a (이소부탄) 및 R-290 과 같은 탄화수소 (프로판)과 같은 탄화수소는 (프로판)은 가연성이 매우 강하고 개조에 적합하지 않습니다. 따라서 대체 냉매를 구현할 때는 신중한 고려가 필요합니다.

소비자는 구매를 고려 중인 새 차나 냉장고의 에어컨이 온실 가스를 사용하는지, HFC가 없는 대체 제품이 있는지 조사하여 HFC를 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다. 또한 자동차와 주택의 장비를 정기적으로 유지 관리하면 이러한 화학 물질의 누출을 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 적절한 수명 종료 재활용을 보장할 수도 있습니다.

호흡기 흡입제 및 HFC

HFC는 냉매 외에도 수천만 명의 사람들이 천식과 만성 폐쇄성 폐질환을 치료하는 데 사용하는 호흡용 흡입기의 추진제로 사용됩니다. 흡입기는 세계 HFC 사용량의 작은 비율을 차지하지만, 각 천식 흡입기는 HFC를 방출합니다. UN 환경 계획 오존 사무국 에 제출한 HFC 제조 산업 추정에 따르면 2021년에만 최소 8억~8억 2,500만 개의 흡입기가 만들어졌습니다. 이러한 흡입기를 사용하면 약 10,700톤의 HFC-134a와 HFC-227ea가 대기 중으로 방출됩니다.

우드콕 박사에 따르면 , HFC를 추진제로 사용하는 흡입기는 200마일을 달리는 소형 가족용 자동차와 같은 탄소 발자국을 배출합니다. 영국에서 National Institute for Health and Care Excellence(NICE)는 환자들에게 흡입기마다 탄소 발자국이 다르다는 사실(장거리 자동차 운전과 유사함 포함)에 대해 조언하고, 환자에게 "건조 분말" 흡입기를 고려해 볼 것을 제안합니다.

New England Journal of Medicine에 실린 Woodcock 박사의 기사 에서 그는 다음과 같이 말했습니다 . 기사 에서 영국 그레이터 맨체스터의 대중과 임상의에게 "녹색" 흡입기를 홍보하는 캠페인이 흡입기 탄소 발자국을 10% 줄이는 데 도움이 되었으며, 이는 도로에서 3,400대의 자동차를 없앤 것과 같습니다. 게다가, 2022년 11월, 그레이터 맨체스터 통합 케어 파트너십은 300,000대 이상의 흡입기(탄소 배출량은 28,000대의 자동차와 동일)가 매달 처방되었으며, 이는 건조 분말 흡입기 로의 전환을 시사한다고 밝혔습니다. National Institute for Health and Care Excellence에서는 흡입기 유형, 흡입기에 HFC가 포함되어 있는지 여부, 탄소 발자국에 따라 결정을 내리기 위한 장치당 이산화탄소 당량(CO2e) 1kg(2.2파운드) 미만으로 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 National Institute for Health and Care Excellence에서 흡입기 유형, 흡입기에 HFC가 포함되어 있는지 여부 및 탄소 발자국을 기반으로 결정을 내리기 위한 지침이 있습니다 .