Mobile QR Code QR CODE : Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering

Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering

ISO Journal TitleKorean J. Air-Cond. Refrig. Eng.
  • Open Access, Monthly
Open Access Monthly
  • ISSN : 1229-6422 (Print)
  • ISSN : 2465-7611 (Online)

  1. 과학기술연합대학원대학교 석사과정 ( M.S Student, Department of Plant System and Machinery, University of Science and Technology, Daejeon, 34113, Republic of Korea )
  2. 과학기술연합대학원대학교 교수 ( Professor, Department of Plant System and Machinery, University of Science and Technology, Daejeon, 34113, Republic of Korea )
  3. 한국기계연구원 열시스템연구실 책임연구원 ( Principal Researcher, Department of Thermal System, Korea Institute of Machinery and Materials, Daejeon, 34103, Republic of Korea )
  4. 한국기계연구원 열시스템연구실 선임연구원 ( Senior Researcher, Department of Thermal System, Korea Institute of Machinery and Materials, Daejeon, 34103, Republic of Korea )



Hydrofluoroolefins(HFO), Refrigerant(냉매), Lubricant(윤활유), Polymer(고분자), Material compatibility (재질 적합성), GWP(지구 온난화 지수)

기호설명

$RC1$: 열화 전과 열화 바로 후의 상대 변화량 [%]
$RC2$: 열화 전과 열화 후 건조된 상대 변화량 [%]
$\overline{x_{0}}$: 열화 전 고분자의 질량, 높이, IRHD의 산술평균값
$\overline{x_{1}}$: 열화 바로 후의 고분자의 질량, 높이, IRHD의 산술평균값
$\overline{x_{2}}$: 열화 후 건조된 고분자의 질량, 높이, IRHD의 산술평균값
$y$: 질량, 높이, IRHD의 최소눈금
$s$: 반복 측정값의 표준편차
$n$: 반복 측정 횟수
$C_{m}$: 열화 전의 감도계수
$C_{m}^{'}$: 열화 후 및 건조 후의 감도계수
$U_{read}$: 열화 전의 눈금 읽기에 따른 불확도
$U_{rep}$: 열화 전의 반복측정에 따른 불확도
$U_{read}^{'}$: 열화 후 및 건조 후의 눈금 읽기에 따른 불확도
$U_{rep}^{'}$: 열화 후 및 건조 후의 반복측정에 따른 불확도

1. 서 론

생활수준의 향상과 더불어 기술이 고도화됨에 따라 냉동 공조기기의 사용이 지속적으로 증가하고 있다. 이에 따른 에너지 및 환경문제가 부각되고 있으며 현재 가정 및 산업용 냉동 공조기기의 냉매로 널리 사용되고 있는 Hydro Fluoro Carbon(HFC) 계열 냉매는 Ozone Depletion Potential(ODP)는 0이나 Global Warming Potential(GWP)은 상대적으로 높다. 따라서 선진국을 중심으로 HFC 계열 냉매에 대한 규제가 진행됨에 따라 4세대 냉매인 Hydro Fluoro Olefin(HFO) 계열 냉매의 개발과 응용기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

HFO 계열의 냉매로는 대표적으로 R1234yf, R1234ze(E), R1233zd(E)가 있으며 각 냉매는 작동압력, 사용목적에 따라 구분된다. 본 연구에서 사용된 냉매 R1233zd(E)는 기존 R123의 대체냉매로서 GWP는 7 정도로 매우 낮은 값이며, Normal Boiling Point(NBP)는 18℃로 저압냉매이다. R1233zd(E)은 주로 원심압축기를 사용하는 터보냉동기 혹은 유기 랭킨 사이클(ORC)에 적용 가능하다고 알려져 있다. R1233zd(E) 냉매의 열역학적 특성(열전달, 압력강하 등) 및 이를 적용하는 사이클에 관한 연구는 많이 수행되고, 국내에서도 이를 적용하는 냉동기 개발이 연구단계로 이뤄지고 있으나, R1233zd(E)의 오일 상용성 및 재질적합성에 관한 연구는 국내․외적으로 매우 미진하다.

Eyerer et al.(1,2)은 유기 랭킨 사이클에서 사용되는 순수 냉매(R245fa, R1233zd(E), R1234yf)와 3종류의 고분자 들의 재질적합성을 실험적으로 발표하였으며, 주된 결과로는, R1233zd(E)냉매의 경우 R245fa냉매에 비해 EPDM 고분자와의 재질적합성이 크게 떨어진다고 발표하였다. Majurin et al.(3)는 순수 냉매(R1234yf, R1234ze(E), R32) 및 냉매/오일(POE/PVE) 혼합물과 9종류의 고분자간의 재질 적합성에 대해 방대한 양의 실험결과를 제시했으며 심도 있는 분석이 수행되었다. 저자가 파악한 바에 의하면, HFO 냉매를 대상으로 하는 재질적합성 연구는 이렇게 두 기관 정도로 수행되었으며, R1233zd(E)/오일 혼합물의 고분자와의 재질적합성을 다룬 연구는 문헌 으로 확인 할 수 없었다.

본 연구에서는 HFO 계열의 R1233zd(E) 냉매를 대상으로 2종류의 오일과의 혼합물과 5종류의 고분자간의 재질적합성에 대해 실험적인 결과를 제시하고자 한다. 오일의 경우 R1233zd(E)와 호환성이 있는 것으로 알려진 polyester(POE), polyvinyl ether(PVE) 2종류로 선정 하였으며, 고분자의 경우 냉동기의 기밀에 사용되는 O-ring의 재료들 중, 시중에서 쉽게 구할 수 있는 5종류의 고분자 Nitrile butadiene rubber(NBR), Hydrogenated nitrile butadiene rubber(HNBR), Chloroprene rubber(CR), Fluorocarbon(FKM) and Ethylene propylene rubber (EPDM)를 선정하였다.

2. 실험 방법

이 실험에서는 ASHRAE Standard 97-2007(4)의 Sealed glass tube method를 이용하여 밀봉 시험관을 제작하였 으며, Fig. 1에 sealed glass 제작을 위한 방법을 나타내었다. 유리관으로는 외경 16 mm, 내경 11 mm, 길이 240 mm인 밑이 둥근 파이렉스(pyrex) 유리관을 이용하였다. 고분자로는 경도 70급의 NBR, HNBR, CR, FKM, EPDM 으로 총 5종류가 쓰였으며, 시료의 크기가 각각 높이 5 mm, 가로 8mm, 세로 10mm로 유리관에 들어가도록 하였다. 그리고 실험 전에 고분자 시료의 높이, 질량, International Rubber Hardness Degree(IRHD)를 측정 하였다.

Fig. 1 Operating procedure of sealed glass tube.
../../Resources/sarek/KJACR.2019.31.11.497/fig1.png

Fig. 2 Aging block (a) and Tube opening apparatus (b).
../../Resources/sarek/KJACR.2019.31.11.497/fig2.png

Table 1 Specification of experimental and measuring equipments

Specification

Manufacturer

Note

Environmental chamber

Temperature : 0~150℃,

RH : 20~95 %

SK science

Volume : ~100 L

Mass measurement apparatus

Max. 320 g

d = 0.0001 g

Mettler Toledo

height gauge

Range : 12.7~0.001 mm

Mitutoyo

MICRO-IRHD

(International Rubber Hardness Degree) System

Max. 100 MICRO-IRHD

Hildebrand

Recommended specimen thickness : 1~5 mm

ASHRAE Standard 97-2007(4)에 기반하여 냉매 및 오일의 Volume이 1:1이 되도록 각각 1 ml씩 주입하고 액화 질소를 사용해 유리관 내부의 냉매/오일 혼합물을 동결 후 진공을 유지하도록 하였다. 이때, 유리관 내부의 진공도는 0.01 bar 이하가 되도록 하여 공기 중의 수분이 들어가는 것을 최소화 하였다. 이후, 산소/프로판 토치를 이용하여 유리관을 밀봉하여 sealed glass를 제작 하였다. 유리관을 밀봉하는 작업은 상당한 기술이 요구 되므로 주의를 해야 한다. 밀봉이 완료된 샘플를 70℃의 물에 15일간 열화 시켰으며, 이는 ASHRAE Standard 97-2007(4)에서도 언급한 바와 같이, 실험의 대상 및 목적에 따른 임의의 값이다. 통상적으로 냉매/오일 혼합물의 stability를 시험하기 위해서는 175~200℃가 요구되며, 고분자 시험의 경우는 고분자의 변형을 막기 위해 80℃ 이하에서 열화를 수행한다.(1-3)

밀봉의 마감 완성도에 따라 열화 중 샘플이 파손되거나, 내부의 질량 손실이 생기는 경우가 발생하기 때문에, 열화 전 샘플의 무게를 측정하여 열화 중 발생한 내부 유체의 손실을 확인하도록 하였으며, 열화가 진행됨에 따라 유리관 내부의 압력 증가로 인한 유리관 파손으로부터 보호하기 위해 Fig. 2(a)의 aging block을 제작하였다.

열화가 완료된 후, 무게 변화가 없는 샘플은 Fig. 2(b)의 기구를 이용하여 유리관을 파쇄하여 냉매/오일 혼합물을 추출 한 후 열화 후의 고분자 시료의 질량, 높이, IRHD를 재 측정하였다. 이후, 고분자 시료을 온도 50℃의 항온항습조(Environmental chamber)에 5일간 건조하도록 하였으며, 건조 후 고분자 시료의 질량, 높이, IRHD를 재 측정하였다. Table 1은 본 시험에서 사용한 시험장비들의 스펙을 나타낸다.

3. 실험 결과 및 분석

3.1 열화 전․후 육안 비교

열화가 종료(조건 당 2~3개 샘플 열화)된 샘플 중 최종적으로 14종의 샘플에서 열화 전⋅후의 무게 변화가 없었으며, 무게 변화가 큰 CR-POE는 최종 샘플로 선정되지 않았다. Fig. 3에서는 열화 전⋅후의 냉매-오일 혼합물과 고분자에 따른 육안상 변화를 나타내며, 샘플 당 흑/백색 배경으로 사진을 촬영하였다. 밀봉이 완료된 샘플을 하루 정도 둔 후에 열화를 시켰으며, CR 계열은 열화를 시키기 전에도 변색이 된 것을 확인 할 수 있었다. 이는 CR 고분자 내에 특정 물질로 인한 것으로 추정되며, 다른 고분자에서는 이러한 현상은 확인 되지 않았다.

Fig. 3 Photographs of sealed glass tube samples before aging and after aging.
../../Resources/sarek/KJACR.2019.31.11.497/fig3.png

CR-PVE의 경우 열화 후 샘플의 변색이 샘플 중 가장 큰 것으로 확인 하였으며, 육안 상 변화는 전반적으로 동일한 고분자에서 오일의 종류에 따른 영향보다는 고분자의 종류가 지배적인 것을 확인 할 수 있었다. EPDM, NBR, FKM의 경우 정도의 차이가 있지만 부유물이 생성된 것을 확인 할 수 있었으며, HNBR이 열화 후의 육안변화가 가장 없는 것으로 확인 되었다.

3.2 고분자들의 열화에 따른 변화 물리적 특성 변화

고분자들의 재질적합성 평가는 일반적으로 고분자들의 물리적 특성 변화로 나타 낼 수 있다. 특히, O-ring 으로 사용되는 고분자들은 부피 및 경도가 변화하면 Seal로의 역할을 수행 할 수 없다. 따라서, 본 연구에서는 고분자들의 물리적 지표를 질량, 높이, 경도로 평가하였다. 경도의 경우 Shore 경도 및 IRHD를 통해 측정 할 수 있으며, 본 평가에서는 IRHD 값으로 측정하였다.

각 물리적 지표들의 특성을 평가하기 위해 산술 평균치($\overline{x}$)가 사용되었으며, 질량은 1회, 높이는 2회, IRHD는 4회 측정하였다. 열화 후의 고분자들의 상태와 열화 전 상태의 상대 변화(식(1))는 RC1으로 나타내고, 이후 고분자 시편을 건조 한 후의 고분자들의 상태와 열화 전 상태의 상대 변화(식(2))는 RC2로 나타내었다. 하첨자 0는 열화 전의 측정값을 의미하며, 1은 열화 후의 측정값, 2는 건조 후의 측정값을 의미한다.

각각의 고분자들의 질량, 높이, IRHD의 불확도를 계산하기 위한 식(3)식(4)에 나타내었다. Um은 열화전의 표준 불확도를 말하고, $U_{m}^{'}$은 열화 후와 건조 후의 표준 불확도를 뜻한다. $U_{c}$는 합성표준 불확도를 뜻한다. 표준 불확도 및 합성표준 불확도는 신뢰수준 95%를 기준으로 계산되었다.

(1)
$R C_{1}=\frac{\triangle \overline{x_{1}}}{\overline{x_{0}}} \times 100[\%]=\frac{\overline{x_{1}}-\overline{x_{0}}}{\overline{x_{0}}} \times 100[\%]$

(2)
$R C_{2}=\frac{\triangle \overline{x_{2}}}{\overline{x_{0}}} \times 100[\%]=\frac{\overline{x_{2}}-\overline{x_{0}}}{\overline{x_{0}}} \times 100[\%]$

(3)
$U_{m}=2\sqrt{U_{read}^{2}+U_{rep}^{2}}=2\sqrt{(\dfrac{y/2}{\sqrt{3}})^{2}+(\dfrac{s}{\sqrt{n}})^{2}},\:U_{m}^{'}=2\sqrt{U_{read}^{'^{2}}+U_{rep}^{'^{2}}}=2\sqrt{(\dfrac{y/2}{\sqrt{3}})^{2}+(\dfrac{s}{\sqrt{n}})^{2}}$

(4)
$U_{c}=\pm 2\sqrt{(C_{m}U_{m})^{2}+(C_{m}^{'}U_{m}^{'})^{2}}$

3.2.1 열화 후의 상대 변화

Table 2는 고분자와 냉매-오일 혼합물의 샘플에서의 고분자의 열화 전․후의 물리적 특성값의 상대 변화를 나타낸다. 우선 표에서 확인 할 수 있듯이, 물리적 특성의 변화는 오일의 종류보다 고무의 종류에 따라 지배적인 것으로 확인 되었다. 결과를 분석하였을 때, 고분자 시료의 무게와 높이변화는 양의 상관관계를 가지고, 고분자 시료의 무게와 경도변화는 음의 상관관계를 지니는 것으로 확인 되었다. 이는 기존 선행 연구(1-3)와 같은 경향을 가지며, 이는 고분자에 침투된 냉매-오일이 고분자의 경도를 감소시키기 때문으로 확인 된다.

5종류의 고분자들 중에서 질량 증가율은 CR ≃ FKM > NBR ≃ HNBR > EPDM순으로 나타났으며, 경도 감소율은 질량변화율과 유사하게 CR > FKM ≃ HNBR > NBR > EPDM순으로 나타났다. 모든 시편에서 질량이 증가하는 것으로 나타났으며, EPDM의 경우 변화율이 2% 이내로 가장 작았다. IRHD 변화율을 보면 CR은 열화 후에 IRHD가 상당히 감소했다는 것을 파악할 수 있다. 또한, EPDM은 열화 후 IRHD 변화율이 약 3% 정도로 가장 적은 변화율을 나타냈다.

Eyerer et al.(1,2)은 EPDM, FKM, CR. NBR을 순수 냉매 R1233zd(E)와 열화한 후에 질량, 체적, 경도 변화율을 비교하였으며, 이때 질량 증가율은 FKM > NBR > EPDM ≃ CR순으로 나타나고, 경도 변화율 역시 질량 변화율의 순서와 유사하게 FKM > NBR > CR ≃ EPMD순으로 감소한다고 보고하였다. R1233zd(E)를 직접 사용하진 않았지만, 같은 HFO 계열의 냉매(R1234yf, R1234ze(E)) 및 오일 혼합물을 사용한 Majurin et al.(3)의 연구에서도 열화 후의 변화는 FKM > HNBR > CR ≃ NBR ≃ EPDM순으로 확인 되었다. 앞선 선행 연구의 결과는 본 연구에서 제시한 결과와 CR을 제외하고는 유사한 것을 확인 할 수 있었다.

Table 2 Relative change in weight, height, and IRHD right after aging

Sample

(Polymer-Oil)

Weight change

(%)

Weight change

uncertainty(%)

Height change

(%)

Height change

uncertainty(%)

IRHD change

(%)

IRHD change

uncertainty(%)

1. CR-PVE

2. EPDM-POE

3. EPDM-PVE

4. EPDM-PVE

5. EPDM-PVE

6. HNBR-POE

7. HNBR-POE

8. HNBR-POE

9. HNBR-PVE

10. HNBR-PVE

11. NBR-POE

12. NBR-PVE

13. FKM-POE

14. FKM-PVE

18.11

1.72

1.62

0.69

1.13

14.46

14.15

14.03

7.52

8.63

13.19

10.70

21.43

13.63

±0.038

±0.030

±0.030

±0.035

±0.034

±0.030

±0.029

±0.028

±0.036

±0.022

±0.023

±0.036

±0.033

±0.032

2.09

1.07

0.32

-0.65

0.18

3.19

3.30

3.19

1.49

1.57

4.22

2.82

10.77

5.66

±0.859

±0.876

±0.207

±1.180

±0.362

±1.956

±1.290

±0.432

±0.649

±0.325

±0.783

±0.303

±0.184

±0.407

-27.45

2.14

1.64

3.22

1.77

-16.67

-15.51

-15.75

-8.78

-9.00

-7.67

-5.61

-17.08

-11.96

±1.535

±6.913

±1.455

±2.961

±5.972

±0.673

±1.247

±0.901

±0.574

±1.529

±2.329

±1.569

±1.510

±0.931

고분자별 재질적합성 시료가 다르게 나타난 이유는 Eyerer et al.(2)에 의해 설명 된 바 있으며, 고분자의 미세 구조 조건뿐만 아니라 고분자의 극성이 재질적합성에 미치는 영향이 크다고 한다. FKM의 경우 전기 음성도가 높은 비대칭적으로 정렬된 여러 개의 불소 원자(F)를 가지고 있어 조사된 고분자 중에서 극성이 가장 크고 이로 인해 변화율이 크다고 분석 하였다. 반대로 CR 단위체의 염소 원자(Cl)은 정렬된 여러 개의 불소 원자(F)와 동일한 효과를 내지만 염소(Cl)의 전기 음성도가 낮아 쌍극자 모멘트가 더 낮다고 보고하였으며, NBR의 경우는 Acrylonitrile 성분이 공간 전하 분리를 일으킴으로 FKM과 CR 고분자 사이의 중간극성을 나타낸다고 발표 하였다.(2)

본 연구에서는 열화 후의 물리적 특성값의 변화로 재질 적합성을 평가하기는 이르다는 판단을 하였으며 이에 추가적인 건조 작업 후의 고분자의 물리적 특성 변화를 재확인 하였다.

3.2.2 건조 후의 상대 변화

Table 3에서 고분자 시료의 5일 동안 50℃에서 건조한 후 열화 전과의 상대 변화값을 나타내며 이를 Fig. 4~ Fig. 6에 나타내었다. 대부분의 고분자 시료는 건조 후에 무게가 열화 전에 비해서 줄어들었다. 또한, 무게와 높이는 양의 상관관계를 가지고, 무게와 경도는 음의 상관관계를 지니는 것으로 확인 되었다.

Table 3 Relative change in weight, height, and IRHD after subsequent drying

Sample

(Polymer-Oil)

Weight change

(%)

Weight change

uncertainty(%)

Height change

(%)

Height change

uncertainty(%)

IRHD change

(%)

IRHD change

uncertainty(%)

1. CR-PVE

2. EPDM-POE

3. EPDM-PVE

4. EPDM-PVE

5. EPDM-PVE

6. HNBR-POE

7. HNBR-POE

8. HNBR-POE

9. HNBR-PVE

10. HNBR-PVE

11. NBR-POE

12. NBR-PVE

13. FKM-POE

14. FKM-PVE

4.04

-7.21

-7.28

-8.04

-7.15

-3.27

-3.08

-2.99

-4.85

-4.68

0.08

-2.29

8.03

3.92

±0.035

±0.029

±0.029

±0.034

±0.032

±0.028

±0.027

±0.026

±0.034

±0.020

±0.022

±0.033

±0.030

±0.029

-1.93

-2.2

-3.06

-3.32

-3.04

-0.96

-0.72

-0.71

-1.4

-1.32

0.65

-0.85

5.22

2.05

±0.244

±0.475

±2.245

±3.586

±0.576

±1.897

±1.408

±0.227

±0.662

±0.429

±0.145

±0.258

±0.334

±0.649

-17.41

7.29

7.8

8.63

7.13

2.68

2.77

2.56

5.89

5.22

0.17

3.05

-12.32

-7.63

±1.855

±4.727

±1.400

±1.967

±6.283

±1.158

±1.917

±0.932

±0.748

±1.763

±1.517

±1.252

±1.296

±1.002

Fig. 4 Relative change in weight after subsequent drying
../../Resources/sarek/KJACR.2019.31.11.497/fig4.png

Fig. 5 Relative change in height after subsequent drying.
../../Resources/sarek/KJACR.2019.31.11.497/fig5.png

Fig. 6 Relative change in IRHD after subsequent drying.
../../Resources/sarek/KJACR.2019.31.11.497/fig6.png

5종류의 고분자 시료들의 건조 후 질량 변화는 FKM 및 CR은 증가하였으며 EPDM, HNBR, NBR순으로 감소 하였다. 높이 변화율은 대체적으로 질량 변화율과 비슷한 경향을 보였으며, Eyerer et al.(1,2)의 연구에서도 FK건조 후 FKM의 질량이 열화 전보다 증가하고 EPDM, NBR, CR은 비슷하게 감소하였다고 보고하였다.

건조 후 IRHD의 변화율은 EPDM, HNBR, NBR순으로 증가 하였으며, FKM 및 CR은 IRHD가 감소한 것으로 확인 된다. EPDM의 경우 건조 후에 IRHD 변화율이 5% 이상으로 HNBR, NBR 고분자들에 비해 변화가 큰 것을 알 수 있다. Eyerer et al.(1,2)의 연구에서도 FKM은 경도가 감소하는 반면, IRHD는 EPDM, CR, NBR순으로 증가하였다.

HNBR과 NBR을 비교해보면 건조 후에 NBR의 IRHD 변화율이 약 3% 정도로 HNBR의 IRHD 변화율보다 작음을 확인할 수 있다. 물론, NBR의 경우 샘플의 수가 HNBR에 비해 작기 때문에 단정 지어 말하긴 어려우나, 무게, 높이, 경도의 변화율이 5가지 고분자들 중에서 가장 낮았다. Majurin et al.(3)의 연구에서 역시 고분자들이 HFO 계열의 냉매(R1234yf, R1234ze(E)) 및 오일 혼합물과 반응하였을 시에 NBR이 낮은 위험성을 가지고, HNBR, EPDM이 중간 위험성을 갖고, FKM, CR이 높은 위험성을 갖는다는 것으로 보고 하였다.

Fig. 7은 건조 후 고분자 시료들의 질량 변화 및 IRHD 변화에 대한 상관관계를 나타낸다. 앞에서 언급한 바와 같이 이들의 상관관계는 음의 상관관계를 나타내며, Fig. 8은 건조 후 고분자들의 질량 변화 및 높이 변화의 상관관계를 나타내며, 대부분의 고분자에서 양의 상관관계를 가지는 것으로 확인 되었다. CR의 경우 IRHD가 가장 크게 변화하며, FKM, EPDM 역시 R1233zd(E) 및 오일 혼합물에 적절한 후보 고분자는 아닌 것으로 확인 된다. 시험 했던 고분자 중 NBR, HNBR 순서로 물리적 특성의 변화가 작은 것으로 나타난다.

Fig. 7 Correlation between weight change and IRHD change after subsequent drying.
../../Resources/sarek/KJACR.2019.31.11.497/fig7.png

Fig. 8 Correlation between weight change and height change after subsequent drying.
../../Resources/sarek/KJACR.2019.31.11.497/fig8.png

4. 결 론

본 연구에서는 Low GWP 냉매인 R1233zd(E)와 두 오일(POE, PVE) 각각의 혼합물에서의 고분자들의 재질 적합성에 대해 실험적으로 고찰하였다.

(1) 육안 상으로 냉매-오일 혼합물의 열화 후의 상태를 파악해 보았을 때 오일의 종류보다 고분자의 종류에 따른 육안 변화가 지배적인 것으로 확인되었다. CR 샘플의 경우 육안 상으로 열화 후 변색이 가장 심했 으며, FKM, EPDM, NBR 샘플은 열화 후에는 약간의 부유물이 생겼고, HNBR 샘플이 열화 전⋅후 모두 육안 상으로 큰 변화가 없었다.

(2) 열화 후 및 건조 후 고분자들의 물리적 특성 변화를 확인 하였으며, 이때의 특성 변화의 경향성은 선행 연구(1~3)와도 일치하였다. 열화 후 물리적 특성의 변화는 EPDM 시료에서 가장 작게 나타났지만, 냉매- 오일을 충분히 건조 시킨 후 고분자 자체의 물리적 특성 변화 확인 시, CR 및 FKM 시료는 질량이 증가 하며 IRHD가 감소하였으며, NBR, HNBR, EPDM 시료순으로 질량감소가 작았다. 특히, NBR 및 HNBR중 NBR 시료의 물리적 변화가 가장 작은 것으로 확인 되었으며, 관련된 선행 연구(3)에서도 이와 부합하는 결과를 확인 할 수 있었다.

Acknowledgements

본 연구는 산업통상자원부(MOTIE)와 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다(No.10052926).

References

1 
Eyerer S., Eyerer P., Eicheldinger M., Sax S., Wieland C., Spliethoff H., 2017, Material compatibility of ORC working fluids with polymers, Energy Procedia, Vol. 129, No. , pp. 137-144DOI
2 
Eyerer S., Eyerer P., Eicheldinger M., Tubke B., Wieland C., Spliethoff H., 2018, Theoretical analysis and experimental investigation of material compatibility between refrigerants and polymers, Energy, Vol. 163, No. , pp. 782-799DOI
3 
Majurin J., Staats S. J., Sorenson E., Gilles W., 2015, Material Compatibility of HVAC&R System Materials with Low Global Warming Potential refrigerants, Science and Technology for the Built Environment, Vol. 21, No. r1233zd(e)냉매의 오일/고분자 재질 적합성에 관한 실험적 연구 ⓒ sarek 505 No. 5, pp. 491-501DOI
4 
2017, Sealed Glass Tube Method to Test the Chemical stability of Materials for Use within Refrigerant Systems, ASHRAE Standard 97-2007Google Search
5 
Majurin J., Sorenson E., Steinke D., Herried M., 2017, Chemical Stability Assessments of R-514A and R-1233zd(E), Conference Proceeding by ASHRAEGoogle Search
6 
Iizuka T., Ishiyama A., 2002, Estimation Method for Thermal Stability of Refrigeration Oil and Automatic Sealed Glass Tube Processing Device, International Refrigeration and Air conditioning Conference, pp. 599Google Search
7 
Karnaz J. A., 2014, Lubricant Development To Meet Lower GWP Refrigerant challenges, International Refrigeration and Air conditioning Conference, pp. 1444Google Search