산업안전사고예방 - 냉매의 특성과 취급관리 및 주의사항

1. 본 내용은 냉동기에 사용되는 냉매의 특성과 취급관리 방법을 이해하여, 설비를 안정적으로 운영하고 산업안전사고를 예방하기 위함이다.
냉매 취급관리, 냉동기 일반점검 및 누설점검, 냉동기 분해점검 등에 적용한다.

2. 냉매의 종류

1) 냉매란, 작동유체로서 냉동 공간 또는 물체로부터 열을 흡수하여 물체나 타 공간으로 열을 운반하여 냉동 목적을 달성시켜 주는 물질이다.
2) 냉동장치를 반복 순환하면서 상태의 변화에 의한 잠열상태로 열을 운반하는 냉매를 1차 냉매(직접냉매)라 한다.
3) 온도변화에 의한 감열로 열을 운반하는 냉매를 2차 냉매(간접냉매)라 하며, 브라인(Brine)이라고도 한다.

3. 냉매의 특성

1) 암모니아
가. 독성이며 가연성이기 때문에 취급에 주의해야 하며, 구리 합금 및 금속 재료에 대하여 부식성을 갖는다.
나. 냉동효과가 크고 전열이 냉매 중 가장 양호하다. 다. 우수한 열역학적 특성 및 높은 효율을 지닌 냉매이고 가격이 저렴하다.
라. 작동압력이 다소 높고 윤활유와 용해하지 않기 때문에 유회수가 힘들고, 수분에 의해서 말존 현상을 일으킨다. 인체에 해롭다.

2) 프레온 냉매
가. 열에 대해서 안정적이며, 무색·무미·무취·무독성이다.
나. 비등점이 범위가 넓고 오일과 용해를 잘하며, 취급과 구입이 비교적 용이하다.
다. 전기절연 내력이 크고 절연물을 침식시키지 않는다.
라. 800℃ 이상 화염에 접촉되면 포스겐 가스가 발생하여 위험하고, 오존층을 파괴하고 지구온난화에 영향을 미친다.
마, 수분이 침투하면 금속에 대한 부식성이 있고, 천연고무나 수지를 부식시킨다.

3) 혼합냉매
가. 단순 혼합냉매
서로 다른 두 가지 냉매를 혼합하였을 때 액체 상태에서나 기체 상태에서나 각각 사용된 냉매의 특성을 나타내는 냉매이다. 즉, 증발 시 비점이 낮은 쪽의 냉매가 먼저 증발하고 비점이 높은 것이 남게 된다.
나. 공불 혼합냉매
서로 다른 냉매를 적당한 비중비로 혼합하면 액체 상태에서나 기체 상태에서 처음 냉매들과 전혀 다른 특성 두 종류의 혼합물이면서 실제상 마치 하나의 단일 냉매와 같이 작용한다.

4) 대체 냉매
가. 신냉매 또는 2차 냉매라 부르며, 염화나트륨 가스이고 인체에 무해하다.
나. 상태변화를 일으키지 않고 물질과 접촉함으로써 냉각작용을 한다.
다. 상온에서 6.8kgf/cm²의 압력을 갖고 공기와 혼합되어도 인화 폭발의 위험이 없는 불연성 가스이다.

4. 냉매 누설검지 방법과 주의사항

1) 암모니아의 누설검지
가) 취기로서 알 수 있다.
나) 붉은 리트머스 시험지가 청색으로 변한다.
다) 유황초에 불을 붙여 누설개소에 대면 흰 연기가 난다.
라) 페놀프탈렌지를 물에 적셔 누설개소에 대면 홍색으로 변한다.
마) 물 또는 Brine에 암모니아가 누설할 때는 물이나 브라인을 조금 떠서 네슬러 용액을 투입하면 소량 누설 시에는 황색, 다량 누설 시에는 자색으로 변한다.
바) 시료를 떠서 마)와 같은 경우 불 위에 올려놓은 후 가)~라)의 방법으로 검지할 수도 있다.
사) 비눗물을 발라서 기포의 발생 유무로도 검지할 수 있다.

2) 프레온의 누설검지
가) 비눗물(버블 체크)로 기포의 발생 유무 확인할 수 있다.
나) 헤라이드 토치 사용하여(연료: 아세칠렌, 알코올, 프로판, 부탄) 누설이 없으면 청색, 소량 누설의 경우 녹색, 다량 누설은 자색, 과량 누설은 꺼진다.
다) 헤라이드 토치 사용할 때 주의사항
① 프레온은 공기보다 비중이 무거우므로 검지기의 호스는 누설부분의 아래쪽에서 검지한다.
② 프레온이 800℃의 불꽃에 닿으면 포스겐 가스가 발생한다.
③ 염화메칠(CH3Cl)은 달콤한 냄새가 나고, 많은 양이 불꽃에 접촉하게 되면 폭발의 위험성이 있으므로 특별한 주의가 필요하며, 비눗물로서 검지하는 것이 안전하다.
④ 프레온이 많이 누설되면 환기시킨 후 검지한다.

3) 전자 누설 탐지기 사용 시 주의사항
① 사용 중에 약 800℃로 가열되므로 폭발성 또는 가연성 가스가 있는 곳에서는 사용하지 말 것.
② 정격전압을 사용할 것. 전압이 1Volt 변동하면 감도가 15% 정도 저하한다.
③ 필라멘트가 가열되고 있을 때 흡입 모터가 정지되면 필라멘트가 단선될 우려가 있으므로 검지기에 전원을 공급한 후에는 흡입 모터의 작동을 확인해야 한다.
④ 누설가스 흡입구 속의 금속필터는 장기간 사용 후에는 용재로 깨끗이 청소하여 먼지나 이물질이 없게 할 것.

5. 냉매 용기 취급의 안전관리

1) 프레온 가스 종류의 식별법
가) 용기에 도색된 색으로 식별한다.
나) 냄새로 알 수 있다.
다) 비점을 측정하여 식별한다.
라) 포화온도에 대응하는 포화압력으로 식별한다.
마) 용기가 놓여진 실내의 온도를 측정한다.
바) 용기의 압력을 측정한다.
사) 냉매표를 이용, 온도와 압력이 같거나 근사치의 냉매를 찾는다.

2) 냉매용기의 취급
가) 고압가스 안전관리 법에 의해 취급할 것.
나) 제원: 강철
다) 관할 관청의 허가를 받아 제조할 수 있으며 사용 전 시 도지사의 허가를 받아야 한다.
라) 용기의 크기는 5-100kg 정도 소형냉동기 수리에는 5-10kg을 주로 사용한다.

3) 냉매가스의 취급관리
가) 냉매설비에는 자동제어 장치를 설치하여야 한다.
나) 인화성 물질 또는 발화성 물질을 두는 곳이나 화기를 취급하는 곳에 인접하여 설치하지 않아야 하며, 외부에서 보기 쉬운 곳에 경계표지를 설치한다.
다) 냉매가스가 독성 가스일 때는 흡수장치 또는 중화설비를 갖추고 독성가스 누설검지 경보장치를 설치하여야 한다.
라) 설계압력 이상으로 기밀시험을 할 경우 설계압력의 1.5배 이상의 압력으로 행하는 내압시험에 합격하여야 한다.
마) 가연성 가스 또는 독성 가스의 냉매설비를 수리 또는 청소할 때는 미리 그 내부의 가스를 그 가스와 반응하지 않는 가스로 치환하는 등의 위험 방지 조치를 실시한다. 그 수리 또는 청소를 마친 후에는 정상적으로 작동되는 것을 확인하여야 한다.