1. 냉매의 정의

냉매란 냉동 사이클에서 사용되는 증발하기 쉬운 작동유체로서 저온부의 열을 빼앗아 고온부에 운반해주는 매체를 말한다.

냉동 사이클에서는 저온부(증발부)에서 증발할 때 주위로부터 흡수한 열을 고온부(응축기)에서 방출시키는 작동유체를 역할을 한다.

2. 냉매의 필요 요건

냉매로 쓰이는 액체는 액체의 종류에 따라서 고유의 특징이 있으나 필요 요건은 다음과 같은 요건을 가져야한다.

1) 독성이 없어야한다.

2) 부식성이 없어야 한다.

3) 저온서 증발압력이 대기압보다 높아야 하고, 상온서 응축압력이 낮아야한다.
4) 동일한 냉동능력을 내는 경우에는 소요 동력이 적어야한다.
5) 증발잠열이 크고 액체의 비열이 작아야한다.
6) 임계온도가 높고 응고온도가 낮아야 한다.
7) 동일한 냉동능력을 내는 경우에 냉매 가스의 비체적이 작아야한다.
8) 화학적으로 안정하고 냉매증기가 압축열에 의해 분해되지 않아야한다.
9) 액상 및 기상의 점도는 낮고, 열전도도는 높아야 한다.
10) 냉동유와 잘 혼합되기도 하고 분리도 잘 되어야 한다.

11) 냉동유를 열화 시키지 말아야 한다.
12) 전기 저항이 크고 절연파괴를 일으키지 않아야한다.
13) 가격이 저렴하고 운반과 구입이 용이해야한다
14) 오존층 파괴와 지구 온난화에 영향을 주지 않아야한다.

그러나 상기와 같은 구비조건을 만족하는 이상적인 냉매는 존재하지 않는다. 따라서 냉동/공조 시스템 설계시 사용 할 냉매를 선택할 때는 압축기의 종류, 증발온도와 압력 및 응축온도와 압력 등의 열역학적 조건에 따라 냉동/공조 시스템의 성능을 신중히 고려하여 선택하여야한다. 최근 들어서는 열전달 성능 이외에도 에너지를 절감 시킬 수 있는 냉매를 사용 조건하에서 우선적으로 선택되어지고 있으며, 화학적 안정성, 인체에 대한 독성, 대기오염 및 환경 문제, 가격 등의 적합성 등을 먼저 고려되어지고 있다.

3. 냉매의 종류

냉매는 일반적으로 할로겐화합물,탄화수소,유기화합물,무기화합물 등 4 가지 종류의 화합물 중 한가지 이며 냉매의 종류는 다음과 같이 분류할 수 가있다.

1) 물(H₂O)
2) 공기(Air)
3) 암모니아(Ammonia NH₄)
4) 할로겐(Halogen) 화합물 냉매
5) 탄화수소냉매(Hydrocarbon)
6) 이산화탄소(CO₂)
7) 혼합냉매 (공비혼합냉매, 비 공비혼합냉매)

3-1. 할로겐 화합물 냉매의 종류

할로겐 화합 물질은 불소(F),연소(Cl), 요오드( I ),브롬(Br) 등이 있으며, 할로겐 화합물을 누출 시키면 불꽃에서 푸른빛이 나오는 성질이 있다. 이러한 특성을 이용하여 할로겐 화합물 냉매의 누출을 찾는데 활용되기도 한다.

1) CFC(Chlorofluorocarbon) 염화 불화 탄소

분자 중에 염소를 포함하고 있으며, 화학적으로 안정된 냉매이다. 그러나 지구온난화 지수(GWP=Global Warming Potential)가 매우 높다. 특히 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 매우 높아 몬트리올 협약에 의해 1996년부터 사용이 금지 되었으며, 현재는 생산도 중단 되였다,

예) R-11, R-12, R-113

2) HCFC( Hydrochlorofluorocarbon) 수소 염화불화 탄소

분자 중에 염소를 포함하고 있지만 수소를 포함하고 있는 물질로 대체적으로 분해가 잘 되어 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 CFC 냉매에 비해서 낮다. 그러나 지구온난화 지수(GWP=Global Warming Potential)는 높아 이 냉매도 2030년에 전폐될 전망이다.

예) R-21, R-22

3) HFC( Hydrofiuorocarbon) 수소 불화 탄소

분자 중에 염소를 포함하고 있지 않아서 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)는 없지만 지구 온난화 지수(GWP=Global Warming Potential)는 높아 교토 협약에 의해 규제 대상 냉매이다.

예) R-134a

4) HFO( Hydrofiuoroolepin) 수소 불화 올레핀

오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 0 이고, 지구 온난화지수(GWP=Global Warming Potential)도 4 이하이며, 약 가연성(A2 Level) 이다. 그러나 고가이다. 최근 들어 자동차 에어컨용에 사용되고 있다.

예) R-1234yf

3-1-1. 할로겐 화합물 냉매별 특성

1) R-11(CCL₂F)

- 비등점이 높고 (대기압 하에서23.7℃) 저압이 낮은 냉매로 비중이 크다.
- 터보 냉동기용으로 사용되며 대용량 에어컨에 사용된다.
- 오일을 잘 용해하므로 오일 세척용으로도 많이 사용한다.

- 오존층 파괴지수(ODP=Ozone Depletion Potential)가 1 이고, 지구 온난 화지수(GWP=Global Warming Potential)가 4,750으로 1996년부터 사용 이 금지된 냉매이다.

2)