집중기획
강 완 섭 한국가스안전공사
냉동산업의 역사
원시 시대부터 인류는 추우면 불을 피우고 더우면 시원한 동굴에 서 생활함으로써 냉동의 역사는 시작되었다고 볼 수 있다. 1700년대에 기계식 냉동기가 발명된 후 냉동시스템의 개발과 새로운 냉매의 보급 으로 인하여 현재의 냉동 산업의 면모를 갖추었다.
그러나 1987년 몬트리올의정서에서 CFC 냉매의 생산 및 소비량의 규제가 시작되면서 냉동산업에도 커다란 변화가 있었고 유럽연합을
냉동설비와 고압가스 안전관리법 해설
<표 1> 냉동산업의 발전과 환경규제
시기 주요내용
1755년 영국 윌리엄쿨렌(William Cullen) 펌프를 이용한 기계식냉동기 개발 1851년 미국의 존고리가 압축공기를 이용한 압축식 공기냉동기 개발 1860년 암모니아를 이용한 흡수식냉동기 개발
1876년 독일의 메이딩거(H. Meidinger)가 암모니아 압축식 냉동기 개발.
1921년 미국의 Willis H. Carrer가 할로겐화 탄화수소계(R-11,R-12등)냉매 개발 1987년 몬트리올의정서로 CFC냉매 생산 및 소비량 규제
1994년 기후변화에 관한 UN협약(UNFCCC)이 채택 - 한국은 1993년 12월에 47번째로 가입
2005년 2월 교토의정서 발효(HFC 냉매도 온실가스로 분류)
2011년 EU는 GWP(지구 온난화지수)가 150이상인 냉매를 신규자동차에 사용을 금지함
냉동공조설비와 관련된 국내 고압가스안전관리법 및
고압가스의 안전한 사용을 위해 가스안전 사고 사례를
소개한다.
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중심으로 환경규제가 시작됨에 따라 세계적으로 냉동산업에 친환경적인 요소가 큰 비중으로 자리 잡게 되었고, 이는 국내 냉동산업의 변화에도 커 다란 영향을 주게 되었다(표 1 참조).
우리나라는 1965년 가정용 냉장고 생산을 시
작으로 2012년 6월 말 현재 고압가스 냉동제조허 가(신고) 시설이 11,254개소이며 그중 암모니아 냉동시설은 553개소이며 냉동기기를 제조하는 사 업자는 208개사로 비약적인 발전을 이루어 왔다 (표 2 ~ 5 참조).
냉매의 변천과 지구 온난화
냉매는 증기압축식 냉동시스템에서 기계적인 운동에너지를 열에너지로 변환시키는 제일 중요 한 요소로서 냉동산업의 발전이 곧 냉매의 발전 이라 할 수 있다.
물리적·화학적으로 안정한 냉매, 그리고 인 체에 무해한 냉매를 만들어 왔고, 근래에는 지구 온난화에 따른 환경규제가 시작되면서 환경에 무 해한 냉매를 냉동기기에 적용하고 있다.
1930년 듀퐁사에서 암모니아 냉매를 대체 할 목적으로 생산된 프레온 냉매는 1987년에 몬
<표 5> 온실가스 저감을 위한 국내 제도 현황
< 표 6> 냉매종류별 환경지수
<표2 > 국내 냉동제조 사업자 현황
<표 3> 용도별 냉동제조시설 현황
<표 4> 암모니아 냉동제조시설 현황
(2012년 9월말 한국가스안전공사 통계 기준)
시기 주요내용
1992년 오존층 보호를 위한 특정물질의 제조규제등에 관한 법률 제정 2008년 전기전자제품 및 자동차의 자원순환에 관한 법률 시행(폐냉매회수) 2010년 저탄소녹생성장 기본법 제정 및 시행
2012년 온실가스 배출권의 할당 및 거래에 관한 법률 제정 2012년 대기환경보전법 개정(2013.5.24일 시행_
- 공기조화기 냉매의 관리 및 처리 기준(충전량 50kg 이상)
냉매의 종류 특정프레온 CFC
（전폐냉매）
지정프레온 HCFC (규제냉매）
대체프레온 HFC
（대체냉매）
자연냉매 Natural Five 냉매명 R11 R12 R502 R22 R134a R404A R407C R410A R717
NH₃
R744 CO₂
R600a 이소부탄 오존층 파괴지수
（ODP） 1.0 1.0 0.334 0.055 0 0 0 0 0 0 0
온난화계수
（GWP） 4750 1090 4520 1810 1430 3780 1650 1980 >1 1 4 특징
・염소가 오존층파괴
・냉장고, 카에어컨
・1995년 전폐
・몬트리올
・2020년전폐 (선진국 기준)
・조성이 불안정
・오존층 파괴는 없음
・교토의정서에서 온실가스로 지정
・자연계에 존재
・암모니아,탄화수소,물.공기, 이산화탄소
허가시설 신고시설 시설합계 사업자수
3,613 7,042 11,254 5,362
냉방용 농산물
저온창고
수산물
냉동용 산업냉각용 기타 5,903 329 673 4,192 157
전체 농산물
저온창고
수산물
냉동용 산업냉각용 기타
553 74 296 178 4
[그림 1] 국내 안전관련 법령 체계
[그림 2] 국내의 가스안전관리 관련 법령 및 가스안전기술기준 체계
트리올의정서에 따라 생산과 소비가 제한되었 으며 이후 국제적인 연대를 통하여 오존층 보호 를 위한 온실가스 저감을 위한 노력을 지속하고 있다. 한국은 1993년 기후변화에 관한 UN협약 (UNFCCC)에 가입한 이후 온실가스 저감을 위한 다양한 환경제도를 도입하여 운영하고 있으며, 현재 대체냉매를 비롯하여 프로판, 이소부탄, 이 산화탄소 등 자연냉매가 많은 부분에서 그 사용 범위를 넓혀가고 있다(표 5, 표 6 참조).
고압가스안전관리법과 냉동
냉동기기에 충진되는 냉매는 물리적으로 냉 동사이클에 따라 액체 또는 기체의 상태로 냉동 시스템을 순환하며, 이때 압축기를 통하여 고압 으로 압축되어 압력이 높아진다. 암모니아 등의 독성가스가 냉매로 사용되거나 프로판, 이소부탄 등 가연성 냉매를 사용하는 경우에는 폭발, 화재, 중독, 질식 등의 위험성이 증가하므로 고압가스
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안전관리법령에 따라 해당 기기의 제조 및 사용 과 관련하여 적절한 규제를 받아 사용하도록 하 고 있다.
국내에서 안전관련 법령은 고압가스안전관리 법, 산업안전보건법, 위험물안전관리법, 유해화 학물질안전관리법 등이 있으며, 고압가스는 해당 물질의 물리적성질에 따라 압축가스 또는 액화가 스로서 그 압력이 1 MPa(액화가스는 0.2 MPa) 이 상인 경우 고압가스안전관리법령의 적용을 받게 된다(그림 1 참조).
국내의 가스안전관리 체계는 3개의 법(고압 가스안전관리법, 도시가스사업법, 액화석유가스 의 안전관리 및 사업법)과, 이들 법의 시행령, 시 행규칙으로 구성되어 운영되고 있다.
이들 법령 이외에도 관련 지식경제부고시와 법령과 효력이 동일한 상세한 규격, 특정한 수치 및 특정한 시험방법 등을 세부적으로 규정한 가 스기술기준(KGS Code)을 운영하고 있으며, 이 들의 관계는 그림 2와 같다.
가스관계법령의 종류별 규제대상은 표 7과 같 으며 냉동기기의 제조 및 사용에 대한 규제는 고 압가스안전관리법령에 적용을 받는다.
법령에서는 일반적인 사항과 행정절차, 벌칙, 서식 등에 대하여 기본적인 사항을 정하고 있으 며, 냉동기기의 제조 및 사용에 대한 세부적이고 기술적인 사항과 안전관리사항은 KGS 코드에서 정하고 있다(표 8 참조).
KGS 코드는 가스기술기준위원회에서 제·
개정 및 사무업무를 담당하고 있으며 기존 정부 주도의 통합고시 체계에서 민간주도의 코드체계 로 전환하였다. 기존 통합고시에 비하여 기준의 제·개정기간이 약 2개월로 단축되었고 선진기 술 및 신기술의 도입과 현장의견의 수용도가 높 아졌으며, KGS 코드의 제·개정 절차는 그림 3과 같다.
고압가스 안전관리법에서 고압가스란 다음과 같이 정의하고 있으며 냉매가 대부분 고압가스에 해당한다.
다만, 냉매의 포화증기압이 상용의 온도에서 0.2 MPa 이하인 냉매는 고압가스의 적용범위에 서 제외되는데 예를 들면 R-123 또는 진공으로 운전되는 흡수식냉동시스템이 이에 해당하며, 동 법시행령에서 정한 3RT 미만의 냉동기와 선박법 등의 적용을 받는 선박 안의 냉동설비는 고압가
<표 8> 냉동관련 KGS 코드
<표 7> 가스관계법령의 종류별 규제대상
KGS AA111 고압가스용 냉동기 제조의 시설ㆍ기술ㆍ검사 기준
KGS AA112 고압가스용 가스히트펌프 제조의 시설ㆍ기술ㆍ검사 기준 KGS AC112 냉동용 특정설비 제조의 시설ㆍ기술ㆍ검사ㆍ재검사 기준
KGS FP113 고압가스 냉동제조의 시설ㆍ기술ㆍ검사 기준
고압가스 안전관리법
액화석유가스의안전관리 및 사업법
도시가스사업법
고압가스의 제조, 저장, 판매, 사용 용기, 냉동기, 특정설비의 제조 LP가스의 충전, 저장, 판매, 집단공급, 사용
가스용품의 제조 도시가스의 공급, 충전, 사용
스안전관리법의 적용에서 제외된다.
·상용(常用)온도에서 1 MPa 이상이 되는 압 축가스 또는 섭씨 35도에서 압력이 1 MPa 이상이 되는 압축가스(아세틸렌가스는 제외한다)
·섭씨 15도의 온도에서 압력이 0 Pa를 초과 하는 아세틸렌가스
·상용의 온도에서 0.2 MPa 이상이 되는 액 화가스 또는 0.2 MPa이 되는 경우의 온도가 섭씨 35도 이하의 액화가스
·섭씨 35도의 온도에서 압력이 0 Pa를 초과 하는 액화가스 중 액화시안화수소·액화브롬화 메탄 및 액화산화에틸렌가스
동 법령에서는 독성가스를 시행규칙 제2조 제 1항 제2호에서 정한 독성가스(암모니아 등) 또는 허용농도가 LC50 5,000 ppm 이하인 가스로 규정 하여 암모니아 독성가스의 적용을 받아 냉동기기
의 제조 및 사용에 대한 규제강도가 일반 냉매가 스에 비하여 높게 적용된다.
고압가스 안전관리법 시행규칙 제2조 제1항 제1호에서 정한 가스(암모니아, 프로판, 부탄, 프 로필렌 등) 및 폭발하한이 10% 이하인 것과 폭 발상한과 하한의 차가 20% 이상인 것은 가연성 가스로 정하고 있는데 이소부탄, R431a, Safe22, HFO-1234yf, R-152a등 이에 해당한다.
독성가스와 같이 제조 및 사용규제가 높게 적 용된다. 특히 가연성가스는 누출 시 공기와 혼합 하여 폭발의 위험이 있으므로 사용 및 취급에 주 의하여야 한다.
아울러, 고압가스안전관리법령에서는 냉동과
[그림 3] KGS 코드의 제・개정 절차
< 독성가스의 적용 기준 >
LC50(Lethal concentration 50, 50%의 치사농도) -대기중에서 1시간동안 노출시 14일이내에 1/2 이상 이 사망하는 농도
관련한 용어를 다음과 같이 규정하고 있다.
냉매는 냉매가스를 기계적인 압축 또는 응축, 증발의 원리를 이용하여 냉동을 하는 기계식 냉 동시스템을 의미한다. 법조문으로 기술하고 있지 않지만, 일반적인 해석이다.
냉동기는 고압가스를 사용하여 냉동하기 위 한 기기로서 산업통상자원부령으로 정하는 냉동 능력 이상(3톤)인 것(고법 제3조 제4호)으로 규 정하고 있으며 공조용 패키지에어컨처럼 일체형 으로 제조되어 출고되는 것을 의미한다. 여기서 냉동기에는 가스히트펌프(GHP) 및 히트펌프를 포함한다.
냉동용 특정설비는 냉동설비를 구성하는 압 축기·응축기 증발기, 압력용기를 말하여 개별제 품으로 제조되어 현장에서 조립되어 시공되는 것 을 말한다.
냉동능력이란 압축기의 종류 및 냉매상수 등 을 대입하여 계산한 값(고법 시행규칙 별표 3)으 로 고압가스 안전관리법의 적용 여부를 판단하는 기준이 되는 값이다.
냉동방식, 압축방식, 압축기의 종류 및 냉매 종류에 따라 계산한 냉동능력이 3톤 미만인 경우 에는 고압가스안전관리법이 아닌 한국산업표준 (KS)에 따라 제조한다.
고압가스 안전관리법의 적용을 받는 냉동기 기를 제조하고자 하는 자는 제조하기 전에 행정 관청에 등록하고 냉동기기를 제조 시마다 제품검 사를 받아 합격한 제품을 판매하여야 하며 제조 자에 대한 안전관리체계는 그림 4와 같다.
고압가스 안전관리법에 적용을 받는 냉동기 기를 사용하려는 자는 냉동기기를 설치하기 전에 행정관청에 허가 또는 신고하여야 하고, 사용하
[그림 4] 냉동기기 제조자에 대한 안전관리 체계
[그림 5] 냉동기기 사용자에 대한 안전관리 체계
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기 전에 한국가스안전공사의 완성검사를 받아야 하며 정기적으로 정기검사 및 자율검사를 받아야 한다. 냉동기기 사용자에 대한 안전관리체계는 그림 5와 같다.
참고로 냉동제조시설의 허가 및 신고대상의 구분은 냉매가스의 종류와 냉동능력의 크기, 용 도는 표 9와 같다.
가스사고와 안전관리제도의 변천
국내 가스산업의 발전과 더불어 가스 사고도 증가했으며 이에 따라 각종 안전관리제도의 도입 이 이루어졌다.
1970년대 초 이전까지는 압축가스 등 단속법 에 의해 가스안전관리업무는 규제됐다. 그러나 가스사용량이 급증하고 종류도 다양해짐에 따라 1973년 ‘고압가스 안전관리법’이 제정됐다.
연료가스가 우리사회에 주요한 열 에너지원 으로 대두되면서 1978년 고압가스안전관리법을 개정하고, ‘가스사업법’을 제정해 도시가스에 관 한 사항을 별도로 규정했다. 또한, 1983년 ‘액화 석유가스의안전 및 사업관리법’을 제정, LP가스 의 충전 저장 판매 사용과 가스용품 안전관리에 관한 사항을 정해 LP가스사업을 합리적으로 조정 하게 됐다.
가스사업법도 운영상 미비점을 보완하고, 액
화천연가스(LNG)의 도입에 따른 새로운 분야를 추가하기 위해 1983년 ‘도시가스사업법’으로 개 정했다.
1971년 12월 25일 발생한 서울 대연각 호텔 화재는 LP가스 누출사고로 대참사를 빚은 엄청난 피해가 준 충격 이상으로 고압가스안전관리에 대
<표 9> 고압가스 냉동제조의 인허가 기준
[그림 6] 대연각 호텔 LPG누출 화재사고
[그림 7] 대구지하철 도시가스 폭발사고
독성 또는 가연성 독성 또는 가연성이 아닌 경우
산업용 및 냉동냉장용 건축물의 냉난방용
3톤 미만 고법미적용 고법미적용 고법미적용
3톤 이상 20톤 미만 신고 고법미적용 고법미적용
20톤 이상 50톤 미만 허가 신고 신고
50톤 이상 100톤 미만 허가 허가 신고
100톤 이상 허가 허가 허가
냉매구분 냉동능력
한 중대한 문제를 제기했다. 또 산업합리화정책 추진으로 중화학공업 건설에 박차를 가하던 정부 에게도 매우 충격적인 사건이었다(그림 6, 7, 표 10 참조).
냉동기기의 경우에도 암모니아, 이소부탄, 프
로판등 가연성 및 독성가스와 고압가스가 사용되 므로 각종 사고 발생의 개연성이 높다.
최근 10년간 냉동 관련 가스사고는 표 11과 같다.
1995년부터 사고 감축을 위한 가스예방대책의 결과로 1995년 531건이던 가스사고는 2006년 112
<표 10> 가스3법의 변천과 가스사고 현황
<표 11> 최근 10년간 냉동 관련 가스사고
※ 허가업소 이외에는 고압가스안전관리법 적용 비대상임 ※ 산소・질소는 냉동기기의 내압(기밀)시험을 위한 가압용가스임
연도 법제정 주요내용 사고현황
1962 압축가스단속법 제정 용기검사 및 냉동시설 영업허가 산소용기 및 아세틸렌 사고 급증
1965 대한냉동산업협회 설립
1971 대연각호텔 LPG 폭발(사망 165명, 부상 67명)
1973 고압가스 안전관리법 시행 냉동기 검사제도 도입 냉동 자격증 보유자로 안전관리자 선임
1974 고압가스보안협회 발족
1975 한국냉동공조공업협회 설립
1978 신반포아파트 LPG 폭발사고(사망 5명, 부상 40명)
1978 가스사업법 제정
1979 한국가스안전공사 창립
1983 도시가스사업법 및 액화석유가스의 안전및사업관리법 제정
가스사업법에서 액법 및 도법으로 분리 가스3법 체제 시작
1994 아현동 가스 폭발사고(12명 사망, 50명 부상)
1995 SMS, 수시검사제도 신설 대구지하철공사장 가스폭발 사고(101명 사망, 201
명 부상)
2002 정기교육 폐지
외국용기 등제 조등록제 도입 2007
KGS Code 도입 지경부 고시 폐지 코드 146종 신설
(2009년 시행)
2009 안전관리자 정기교육 재도입(3년)
2011
외국용기 등 제조등록제도 확대 (냉동용특정설비, 안전밸브,
독성밸브, 긴급차단장치)
구분 허가업소 에어컨 카에어컨 냉장고 선박 탑차 계
암모니아 17 17
기타냉매 1 1 1 1 4
산소 3 4 7
질소 1 1
계 18 3 1 5 1 1 29
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건으로 대폭 감축되었으며, 최근에는 독성가스안전 관리 선진화를 위하여 정부와 한국가스안전공사, 학계 등 관련기관과 협조하여 중장기적 대책을 마 련하여 추진하고 있다(그림 8 참조).
냉동관련 사고사례
고압가스에 해당하는 냉매는 시스템 내에서 의 높은 압력이 형성되므로 압축기와 응축기 등 냉매설비와 배관은 해당 냉매에 적합한 재료로
[그림 8] 가스사고예방대책과 가스사고 감축 추이
<표 12> 냉동관련 사고사례
ㅇ 광주시 도척동 암모니아 누출 사고(2012.7) - 피해현황 : 사망 2명, 부상 10명
- 사고내용 : 냉매배관 용접작업중 밸브 오 개 방으로 암모니아 다량 누출
- 문제점 : 용접작업중 안전수칙 미준수
ㅇ 일산 ○마트 냉매 누출 질식사고(2011.7) - 피해현황 : 사망 4명
- 사고내용 : 냉매가스 퍼지작업중 산소결핍 에 의한 질식사고
- 문제점 : 냉매교체 작업중 안전수칙 미준수 ※ 냉매 R-123는 고압가스에 해당하지 않음
높은 압력에 견딜 수 있도록 설계되고 제조되어 진다. 냉매 물성이 독성이거나 가연성인 경우에 는 특히 냉매 교체 및 운전 중 누설 등에 주의하여 안전관리를 철저히 하여야 한다.
그러나 일반적인 냉매인 경우에는 누출 시 산 소결핍, 질식의 우려가 높으나 냉매 특성상 무색 이고 무취의 경우가 대부분이어서 작업자나 운전 자가 그 위험을 인지하지 못하여 발생하는 사고 가 많이 발생하므로 특히 주의하여야 한다(표 12 참조).
외국의 안전관리 현황
일본의 냉동기기 안전관리는 국내 법령과 유 사하다. 일본은 한일합방이후 일제강점기 동안 자국의 법령을 국내에 많이 들여왔고, 해방 이후 국내법을 일본과 유사하게 정비한 것이 사실이 나, 근래에는 유럽기준을 국내 실정에 맞게 도입 하는 추세이다.
냉동기기는 미국과 유럽이 유사한 기준을 갖 고 있다. 유럽의 기준과 미국의 ANSI/ASHRAE 기 준이 유사하다고 보면 된다.
다음은 영국의 기준인 BS EN-378 규격을 간 략하게 소개하고자 한다.
규격제목은 Refrigerating systems and heat pumps - Safety and environmental requirements(Part1 ~ Part 4)로서 기 본 요구 조 건, 정의, 구분 및 선정기준, 설계, 제조, 시험, 표시, 설치 및 개인방호, 운전, 유지관리, 보수 및 냉매회 수 처리 등을 하나의 규격으로 규정하고 있다. 규격 의 대부분이 ANSI/ASHRAE 기준과 유사하다.
유럽연합 회원국은 강제이행 기준이며 압력 기기는 PED(Pressure Equipment Directive)를 적용한다. 셸앤튜브형 열교환기 등은 압력용기로 별도검사를 받는다. 배관 및 조인트, 부속품 등은
개별 EN규격을 준용한다.
국내 기준과 다른 점은 냉동설비의 유형, 냉매 의 종류, 안전그룹 등의 분류를 통하여 냉동시스 템에 주입되는 냉매충전량을 제한(정량적 규제) 하고 있으며, 냉매의 회수, 재사용, 재생, 이송, 운 반 시 안전준수를 요구하고, 재사용하지 않은 냉 매는 폐기물로 처리하도록 하고, 대기방출은 개 별 국가법을 준수하도록 하고 있다.
냉매 유형의 변경시 냉동시스템의 적정여부 를 확인하고 안전작업절차를 준수하도록 규정하 고 있어서 냉동기기의 제조에서 사용, 냉매의 폐 기까지 하나의 규격으로 규제하는 특징이다.
맺음말
냉동기기는 가정 및 자동차에 설치되는 에어 컨에서 건물 냉난방용, 플랜트 산업용 등 우리 생 활 모든 분야에 걸쳐 활용되는 중요 기기이다.
글로벌 시대에 있어 규제는 합리화하고 안전 관리는 선진화되어야 한다. 선진규격을 도입하되 국내실정에 적합한 방안을 찾아야 할 것이다.
기업은 글로벌 환경변화에 대응하여 온실가 스 규제로 인한 새로운 시장을 개척하기 위하여 힘써야 한다.
지금도 제조사 및 대학교 등에서는 친환경적 이고, 고효율의 제품을 제조하기 위하여 불철주 야 노력하고 있을 것이다.
다만, 우리 모두가 잊지 말아야 할 것은 냉동 기기는 안전하게 제조하고 안전하게 설치하여 안 전하게 사용하여야 한다는 점이다.
참고문헌
본 자료에서 인용한 법령 및 코드는 현행 법령 및 코드와 다를 수 있으므로 최신 법령 및 코드는
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해당 법령 및 코드를 참고하기 바람.
○ 법령정보 안내
- 법령정보센터(www.law.go.kr/main.html) 접 속 후 검색창에 “고압가스 안전관리법” 입력하여 조회
○ KGS 코드 열람 안내
- KGS 코드 홈페이지 접속 후 코드번호 또는 제목으로 검색(http://www.kgscode.or.kr/
kgscode/index.do )
· KGS AA111(고압가스용 냉동기 제조의 시설 기술검사 기준)
· KGS AA112(고압가스용 가스히프펌프 제조의 시설기술검사 기준)
· KGS AC112(냉동용 특정설비 제조의 시설기 술검사재검사 기준)
· KGS FP113(고압가스 냉동제조의 시설기술검 사 기준)
