CFC의 첫 번째 용도는 물체를 차갑게 해주는 것이다. 이것은 평상시에는 기체(가스) 상태이지만 압력을 가하면 액체로 변한다. 이 액체를 다시 평상시 상태로 두면 주위의 열을 빼앗아 가스로 증발한다.
CFC의 이같은 성질을 이용한 것이 바로 냉장고와 에어컨이다. 이같은 냉매로서의 역할을 CFC보다 더 잘 수행할 수 있는 물질은 아직은 지구상에 없는 것으로 나타났다.
CFC화합물중 CFC-12가 냉매로 쓰이는 대표적인 제품이다.
CFC의 두 번째 용도는 스프레이로서의 역할이다.
CFC는 압력이 가해진 용기속에 갇혀 있는 상태에서는 액체지만 이것이 밖으로 뿜어져 나올 때는 기체로 변하는 성질이 있다. 이때 주변에 다른 물질과 혼합된 경우 이것을 동시에 가지고 나오게 된다.
각종 화장품, 머리에 뿌리는 무스, 살충제 등과 같은 스프레이 제품이 CFC를 이용한 대표적인 상품이다.
스프레이용 기본소재로서 휘발유나 신나 등의 석유제품을 이용할 수도 있으나 이들은 다른 물질과 쉽게 화학반응을 일으켜 그 물질을 변질시킨다. 이에 비해 CFC는 독성이 전혀 없고 어떤 물질과도 화학적으로 섞이지 않는 안정된 특성을 갖고 있기 때문에 스프레이나 에어로졸 등 각종 분무 캔 제품을 만들 때는 CFC이상 좋은 물질이 없다는 평가다.
CFC의 세 번째 용도는 거품을 만드는 기능 즉 발포기능이다.
이것은 스티로폴 폴리우레탄 등으로 널리 알려진 각종 포장재와 단열재를 만드는데 없어서는 안 될 존재다. 거품을 크고 작게 또는 많고 적게 하려면 투입하는 CFC의 압력과 온도를 적절히 맞춰 용이하게 조절할 수 있다. 또 CFC는 불이 붙지 않고 공기차단 능력이 뛰어나 휴대용 소화기에도 없어서는 안 될 물질이다.
CFC화합물중 CFC-11이 이같은 수요의 대표적인 제품이다.
CFC의 네 번째 용도는 세척제로써의 역할이다.
CFC는 기체로 증발할 때 주변의 물질을 갖고 날아간다. 이것은 곧 각종 불순물을 없애주는 특성을 갖는 것을 의미한다. 실례로 모든 가전제품에 사용되는 전자회로기판(PCB)을 살펴보면 기판위에 많은 부품들이 납땜으로 부착되는데 이때 페이스트(납부착 촉진제) 등의 불순물이 전자회로기판을 더럽히게 된다. 결국 이것을 제대로 씻어내지 않고서는 해당 전자제품 품질이 보장될 수 없기 때문에 정밀함이 요구되는 반도체 제조분야에서는 아예 없어서는 안될 필수품으로 인정받고 있다.
머리카락 한 올보다 수백만 배나 가는 회로들로 구성된 반도체는 제작시 단 하나의 먼지만 있어도 치명적이다. 그러므로 반도체는 수많은 제작과정을 거치는 가운데 한가지씩 공정이 끝날 때마다 세척해야 하고 이때 CFC는 모든 불순물을 제거함과 동시에 반도체 표면에 아무런 흔적을 남기지 않고 증발해 버린다.
CFC는 반도체와 전자부품 제조외에 카메라 렌즈 등 각종 정밀 부품을 만들 때도 필요불가결한 세척제로 쓰인다. 이같은 세척제 또는 세정제로써의 역할은 현재로선 지구상의 어떤 물질보다도 뛰어나다. 지난해 국내 수요의 18.6%를 차지했다. CFC화합물 중 CFC-113이 대표적인 세척용 제품이다.
□ HCFC
HCFC(Hydrochloroflurocarbon, 수소화염화불화탄소)계 냉매는 CFC의 구성원소 중에 수소(H)가 하나이상 포함된 것을 말하며 HCFC-22, HCFC-123, HCFC-124, HCFC-141b, HCFC-142b 등이 이에 속한다.
원래 HCFC는 규제물질인 CFC를 대체하기 위한 목적에서 개발됐지만 90년대 들어 HCFC 또한 CFC에 비해서는 오존파괴지수(ODP)가 낮지만 HCFC에도 핵심 오존파괴물질인 염소(Cl) 성분이 CFC의 10%정도 함유되어 있기 때문에 CFC와 함께 규제의 대상으로 생산․소비․수출 등에 제한이 되고 있다.
이와 관련 지난 92년 코펜하겐의정서에서는 당초 2030년까지였던 선진국의 HCFC 사용 전폐시기를 2020년으로 앞당겼으며 개도국의 규제일정도 새로 정해 2016년부터 2015년 수준으로 소비를 동결한 후 2040년까지 전폐키로 결정한바 있다.
이에 따라 현재 HCFC는 CFC를 완전히 대체할 수 있는 친환경냉매로 넘어가기 이전단계의 중간대체물질 개념에서 시장이 형성되고 있는 상황이다.
□ HFC
수소(H2), 불소(F), 탄소(C)로 구성된 HFC(Hydroflurocarbon, 수소화불화탄소)계 냉매는 CFC나 HCFC와 달리 오존층에 위해를 가하지 않는 친환경 냉매의 선두주자로 평가되고 있다.
HFC-32, HFC-125, HFC-134a, HFC-404a, HFC-407c, HFC-410a 등이 대표적인 HFC계 냉매이며 이들 모두가 CFC 및 HCFC를 대체할 최종 대체물질로 인정받고 있다.
아직까지 우리나라는 중간대체물질인 HCFC가 전체 냉매시장의 주축을 이루고 있는 반면 미국, 유럽(EU), 일본 등 선진국에서는 HFC로의 이전이 급속하게 진행중이다.
예를 들어 냉장고 냉매용 CFC-12는 이미 HFC-134a로 대체되고 있으며 에어컨용 냉매도 기존 HCFC-22를 HFC-407c나 HFC-410a로 대체하려는 움직임이 구체화되고 있으며 자동차의 에어컨용 냉매 또한 HFC-134a로 전량 대체가 이루어진 상황이다.
이와 관련 HFC는 기존 냉매와 비교해 소량으로도 동등한 냉각능력을 발휘한다는 점에서 양적인 증가율은 연간 5% 미만에 머무르고 있지만 가격이 CFC 대비 약 7배, HCFC 대비 2배이상 비싸기 때문에 매출 측면에서는 탁월한 성장능력을 보여주고 있다.
특히 HFC-134a(R-134a)와 HFC-32의 경우 이미 수요량이 생산량을 역전한 상태로 공급물량 확대를 위한 메이저업체들의 생산설비 증설이 잇따르고 있는 실정이다.
□ 자연냉매
자연냉매이용 기술
현재 우리나라는 몬트리올의정서에 규제일정에 따르면 2010년 CFC 냉매의 사용이 금지될 예정이며 대체 냉매인 HCFC, HFC 냉매 또한 지구온난화 문제로 지속적인 사용이 곤란한 실정이다.
각 국가에서는 환경 친화적이며 열적 특성이 뛰어난 자연냉매(Water, CO2, HC's, NH3, Air) 이용 기술에 대한 관심이 고조되어 가고 있다.
국내 현황
관련 업계 전문가들에 따르면 대체냉매인 자연냉매시장이 전세계적으로는 약 25만톤 정도의 수요가 발생하고 있지만 국내에는 1백톤~5백톤 규모로 상당히 미미하다. 이는 해외수출이 주목적으로 이루어지고 있고 국내사용이 현재까지는 이뤄지지 않고 있기 때문이다.
일부 대학을 중심으로 소규모 산발적으로 개발이 이루어지고 있으나 학술용 위주의 연구일 뿐이며 실용화를 위한 핵심요소를 파악하여 제시하는 역할은 기대하기 힘든 실정이다.
또한 자연냉매를 이용한 기술개발의 핵심은 물질개발이 아닌 시스템개발이 주요 개발 내용이므로 다양한 분야의 협조와 공조체제를 바탕으로 한 체계적인 공동연구가 요구되므로 단편적인 연구가 주를 이루는 현상황으로는 한계가 있을 수 있다.
HCFC, HFC 등의 냉매가 오존층파괴는 해결할 수 있으나 지구온난화에 대한 한계성을 인식한 미국과 일본도 최근 IEA Project에 합류함은 물론 자체적인 자연냉매 이용 연구에 박차를 가하고 있다.
이러한 현황을 감안할 때 국내에서도 독자적인 연구개발추진계획을 수행해 나가야 하며 특히 우리나라도 온실가스 감축분담의무를 규정한 교토의정서에 서명함으로써 온실가스 규제문제는 전체 산업계에 초미의 관심사로 대두되고 있는 상황이다.
해외 현황
오래전부터 자연냉매(특히 암모니아)와 친숙한 유럽은 CFC 및 HCFC계 냉매가 오존층파괴와 온실효과에 끼치는 해악을 인지하면서부터 기존의 냉매를 자연냉매로 신속하게 대체하기 시작했다. 이는 현재 공급되는 HFC계 대체냉매 역시 화학합성물로 훗날 또 다른 자연파괴물질이 될 수도 있다는 판단에 근거를 두기 때문이다.
EU국가들의 경우 이미 냉매와 관련해 EN378, EN1127, EN60335, TS950006 등의 유럽규격을 정립했다.
이에 따라 Nordic Council(북구유럽협의회) 5개국과 독일, 스위스, 네덜란드를 주축으로 가정용 냉장고나 주방용품, 소형냉동장치의 생산라인을 자연냉매용으로 변경을 추진 또는 이미 생산하고 있으며 주거용 및 상업·산업용의 중·대형 냉동장치에도 적용해 설치·운영 중이다.
또한 유럽 및 미국, 일본이 참여하여 1998년까지 공동으로 운영된 IEA 분과 18, 22, 23에서 자연냉매의 특성 및 다양한 응용범위에 적합한 Heat Pump, Air Conditioning, Commercial & Industrial Chiller 시스템을 시범 설치해 그 결과들을 공유하는 국가적 차원의 연구를 수행하고 있다.
