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가연성 냉매용 환기형 외함
덴마크_Asbjern Vonsild
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사용자의 히트펌프가 R-290 5kg이나 R-32 40kg을 실내에 두어야 한다면, 안전기준 상 그 시스템의 옵션으로 외함을 설치 하고 실외 환기를 할 수 있도록 해야한다. 본고에서는 환기형 외함 요건과 이 개념을 히트펌프 산업에서는 어떤 방식으로 응용할 수 있는지 살펴본다.
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서론
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필자는 가연성 냉매 동향과 법제, 표준[1]을 개괄 하고 히트펌프의 HPC Newsletter에 게재했던 지난 글에서 가연성 냉매 충전 한계에 대해 다룬 바 있다. “기기 외함 내 기계적 환기”나 단순 “환기형 외함”이 라는 개념은 다루지 않았지만, 이 주제는 복잡하고도 중요한 사안을 다루고 있으므로 따로 주제를 선정했다.
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먼저 EU를 중심으로 가정용 및 경공업용 히트펌 프 표준을 간략히 소개한 후 EU 이외 지역에서도 유 효한 기기 외함 내 기계적 환기 공식 요건을 설명한 다. 결과 시스템 안전은 보장하면서도 위험평가 접근 법을 이용해 환기형 외함 시스템 표준 요건을 수정 하는 방법을 제시하며 마무리했다.
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히트펌프 표준
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가정용/경공업 히트펌프는 2016년에 나온 IEC 60335-2-40판이 국제 사용기준이다(2013년판을 개정한 판 본이다). 유럽에서는 이 표준의 이전 버전을 약간 수정한 EN 60335-2-40를 사용하며, EU 기계류 지침(EU Machinery Directive)과 EU 저전압지침(EU Low Voltage Directive)과 조화를 이루고 있다.
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그러나 본고를 작 성할 당시, EN 판본은 여전히 2002년에 나온 IEC 60335-2-40가 기준이었다. EN 판본을 여러 차례 개정해도, 여러 면에서 시대에 뒤쳐져 있다. EN 신판 제작 작업을 하고 있지만, 여러 이유로 지연되고 있다. ISO 5149는 또 다른 국제표준으로, 원칙적으로는 히트펌프를 포함한 모든 시스템을 포괄한다. 그러나 용도 별 표준 EN이나 IEC 60335-2-40를 좀 더 많이 사용한다.
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아직은 ISO 5149를 고려할 가치가 있으며 경우에 따라 서는 EN이나 IEC 60335-2-40에서도 이 표준을 요구하기도 한다. EN 60335-2-40에서는 기계적 강도에 대한 조항에서 ISO 5149 안전 요건을 따르도록 하고 있다. 새로 나온 IEC 60335-2-40는 좀 더 구체적인데, 여기에 서는 건설 강도(Construction Strength)와 IEC 표준에서는 아직 다루지 않은 부분에 대해서는 ISO 5149만 따 르도록 하였다.
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EU에서는 ISO 5149 같이 모든 시스템을 포괄하 는 EN 378도 있다. EN 378-2는 EU 압력장비 지침 과 비슷하게 맞추었으며 가연성 냉매용이다. 파이프 가 DN25 보다 크거나 용기의 최대 허용 압력이 50 bar-l 이상인 시스템은 기본적으로 압력장비 지침 을 따라야 한다. 압력장비 지침을 준수하려면 EN 378-2를 따르는 것이 가장 간단하다. 결국 우선적으로 고려해야 할 표준은 EN이나 IEC 60335-2-40이지만, EN 378와 ISO 5149도 서 로 연관이 있을 수 있다. 다행히 이 세 표준 요건이 꽤 유사하고, 특히 EN 378와 ISO 5149는 매우 잘 맞아떨어진다.
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기기 외함 내 기계적 환기
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EN과 IEC 60335-2-40는 환기 덕트를 통해 외 부로 환기가 되고 냉각장치에서 외부 및 실내로 공기 가 이동하지 못하는 냉각장치의 외부 케이스에 “기기 외함 내 기계적 환기”라는 용어를 사용한다. EN 378 과 ISO 5149는 이 용어를 쓰지 않고 간단히 “환기형 외함”이라 한다. 외부로 환기가 되면 냉매가 누출되 어도 덜 위험하기 때문에 이 환기형 외함를 사용하 며, 시스템 구축자 입장에서는 넓은 공간에 일반적 으로 허용된 가연성 냉매 충전량보다 5배 더 많이 충 전할 수 있다는 이점이 있다.
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대부분의 히트펌프 사 용처를 충분히 포괄할 수 있다. 허용 충전 수준은 EN 60335-2-40이 IEC 60335-2-40와 불일치하 는 대표적인 문제 중 하나이다. 충전 수준은 공기 중 에서 인화할 수 있는 냉매 최저 농도인 LFL(Lower Flammability Limit, 냉매의 희박가연한계)로 결정 된다. LFL 이하일 때 공기/냉매 혼합물은 불이 붙기 에는 너무 희박하다.
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허용 충전 수준은 가연성 등급 에 따라서도 달라진다(고 가연성은 3L, 가연성 및 저 가연성은 2L). 이 가연성 등급은 보통은 독성 등급 과 함께 표기하며, 본고에서는 저독성인 독성 등급 A만 다루었다. 따라서 안전 등급은 A3(예: R-290), A2(예: R-152a), A2L(예: R-32, R-1234ze)이다. EN 60335-2-40는 A3, A2, A2L 냉매인 경우 최고 130m3 x LFL까지 충전할 수 있다. IEC 60335-240는 ISO 5149와 EN 378에 의거하여 A3와 A2는 최고 130m3 x LFL까지 충전할 수 있으나, A2L 냉 매는 195m3 x LFL가 한계이다.
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중략....
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가연성 냉매용 환기형 외함
_x000D_덴마크_Asbjern Vonsild
_x000D_사용자의 히트펌프가 R-290 5kg이나 R-32 40kg을 실내에 두어야 한다면, 안전기준 상 그 시스템의 옵션으로 외함을 설치 하고 실외 환기를 할 수 있도록 해야한다. 본고에서는 환기형 외함 요건과 이 개념을 히트펌프 산업에서는 어떤 방식으로 응용할 수 있는지 살펴본다.
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_x000D_서론
_x000D_필자는 가연성 냉매 동향과 법제, 표준[1]을 개괄 하고 히트펌프의 HPC Newsletter에 게재했던 지난 글에서 가연성 냉매 충전 한계에 대해 다룬 바 있다. “기기 외함 내 기계적 환기”나 단순 “환기형 외함”이 라는 개념은 다루지 않았지만, 이 주제는 복잡하고도 중요한 사안을 다루고 있으므로 따로 주제를 선정했다.
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_x000D_먼저 EU를 중심으로 가정용 및 경공업용 히트펌 프 표준을 간략히 소개한 후 EU 이외 지역에서도 유 효한 기기 외함 내 기계적 환기 공식 요건을 설명한 다. 결과 시스템 안전은 보장하면서도 위험평가 접근 법을 이용해 환기형 외함 시스템 표준 요건을 수정 하는 방법을 제시하며 마무리했다.
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_x000D_히트펌프 표준
_x000D_가정용/경공업 히트펌프는 2016년에 나온 IEC 60335-2-40판이 국제 사용기준이다(2013년판을 개정한 판 본이다). 유럽에서는 이 표준의 이전 버전을 약간 수정한 EN 60335-2-40를 사용하며, EU 기계류 지침(EU Machinery Directive)과 EU 저전압지침(EU Low Voltage Directive)과 조화를 이루고 있다.
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_x000D_그러나 본고를 작 성할 당시, EN 판본은 여전히 2002년에 나온 IEC 60335-2-40가 기준이었다. EN 판본을 여러 차례 개정해도, 여러 면에서 시대에 뒤쳐져 있다. EN 신판 제작 작업을 하고 있지만, 여러 이유로 지연되고 있다. ISO 5149는 또 다른 국제표준으로, 원칙적으로는 히트펌프를 포함한 모든 시스템을 포괄한다. 그러나 용도 별 표준 EN이나 IEC 60335-2-40를 좀 더 많이 사용한다.
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_x000D_아직은 ISO 5149를 고려할 가치가 있으며 경우에 따라 서는 EN이나 IEC 60335-2-40에서도 이 표준을 요구하기도 한다. EN 60335-2-40에서는 기계적 강도에 대한 조항에서 ISO 5149 안전 요건을 따르도록 하고 있다. 새로 나온 IEC 60335-2-40는 좀 더 구체적인데, 여기에 서는 건설 강도(Construction Strength)와 IEC 표준에서는 아직 다루지 않은 부분에 대해서는 ISO 5149만 따 르도록 하였다.
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_x000D_EU에서는 ISO 5149 같이 모든 시스템을 포괄하 는 EN 378도 있다. EN 378-2는 EU 압력장비 지침 과 비슷하게 맞추었으며 가연성 냉매용이다. 파이프 가 DN25 보다 크거나 용기의 최대 허용 압력이 50 bar-l 이상인 시스템은 기본적으로 압력장비 지침 을 따라야 한다. 압력장비 지침을 준수하려면 EN 378-2를 따르는 것이 가장 간단하다. 결국 우선적으로 고려해야 할 표준은 EN이나 IEC 60335-2-40이지만, EN 378와 ISO 5149도 서 로 연관이 있을 수 있다. 다행히 이 세 표준 요건이 꽤 유사하고, 특히 EN 378와 ISO 5149는 매우 잘 맞아떨어진다.
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_x000D_기기 외함 내 기계적 환기
_x000D_EN과 IEC 60335-2-40는 환기 덕트를 통해 외 부로 환기가 되고 냉각장치에서 외부 및 실내로 공기 가 이동하지 못하는 냉각장치의 외부 케이스에 “기기 외함 내 기계적 환기”라는 용어를 사용한다. EN 378 과 ISO 5149는 이 용어를 쓰지 않고 간단히 “환기형 외함”이라 한다. 외부로 환기가 되면 냉매가 누출되 어도 덜 위험하기 때문에 이 환기형 외함를 사용하 며, 시스템 구축자 입장에서는 넓은 공간에 일반적 으로 허용된 가연성 냉매 충전량보다 5배 더 많이 충 전할 수 있다는 이점이 있다.
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_x000D_대부분의 히트펌프 사 용처를 충분히 포괄할 수 있다. 허용 충전 수준은 EN 60335-2-40이 IEC 60335-2-40와 불일치하 는 대표적인 문제 중 하나이다. 충전 수준은 공기 중 에서 인화할 수 있는 냉매 최저 농도인 LFL(Lower Flammability Limit, 냉매의 희박가연한계)로 결정 된다. LFL 이하일 때 공기/냉매 혼합물은 불이 붙기 에는 너무 희박하다.
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_x000D_허용 충전 수준은 가연성 등급 에 따라서도 달라진다(고 가연성은 3L, 가연성 및 저 가연성은 2L). 이 가연성 등급은 보통은 독성 등급 과 함께 표기하며, 본고에서는 저독성인 독성 등급 A만 다루었다. 따라서 안전 등급은 A3(예: R-290), A2(예: R-152a), A2L(예: R-32, R-1234ze)이다. EN 60335-2-40는 A3, A2, A2L 냉매인 경우 최고 130m3 x LFL까지 충전할 수 있다. IEC 60335-240는 ISO 5149와 EN 378에 의거하여 A3와 A2는 최고 130m3 x LFL까지 충전할 수 있으나, A2L 냉 매는 195m3 x LFL가 한계이다.
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_x000D_중략....