최근 지구온난화에 대한 관심과 규제가 높아지면서 현재 사용되는 냉매의 높은 GWP가 문제점으로 대두되고 있다. 따라서 Low GWP를 가진 새로운 냉매에 대한 관심이 급증하고 있다. 대체 냉매의 조건으로는 현재 가정용, 상업용으로 많이 사용되고 있는 R-410A 냉매를 사용한 시스템과 비교하여 성능 면이나 그 특성이 기존 R-410A 냉매와 비슷하거나 우수한 성능을 나타내야 한다. 대체 냉매로 거론 되고 있는 냉매로는 R-32, HFO blend 냉매가 있으며, 각각의 냉매 사용 시 시스템이나 성능에 문제가 있고, 이를 위하여 Low GWP를 가진 R-32, HFO blend 냉매를 사용하여 최적화된 열교환기를 개발하려고 하였다. Fin-tube 열교환기를 사용하였으며, 냉매는 R-32, HFO blend에서도 특히 R-1234ze/R-32 mixture (27/73) 냉매를 사용하였다. Heat-pump는 냉동 사이클과 동일하며 냉방 시에는 냉동사이클, 난방 시에는 냉동사이클에서 증발기와 응축기가 서로 바뀌는 사이클로 그 형태나 모양은 냉동 사이클과 동일하다. Fin-tube 열교환기는 용량이 3.5kW이며, EN14825 규격의 정격에서의 공기온도를 기준으로 하였다. 시험에 앞서 동일한 열교환기를 Segment by Segment method로 냉매를 바꾼 후 예측 하였다. 각각의 냉매에 따른 상관식을 기준으로 최적 열교환기를 선정하였다. 각 냉매별 선정된 최적 열교환기를 적용하여 실험을 진행하였다. 실험에서는 냉매별 최적 냉매 충진량을 확인한 후 각 냉매의 Drop-in test를 진행하여 냉매별 성능의 차이를 확인한 후, 각 냉매 별로 선정된 최적 열교환기와 압축기를 적용하여 성능을 Drop-in test와 실험 후 비교 하였다. R-32의 경우 냉방과 난방에서 R-410A 대비 능력은 5% 상승하고, HFO blend 의 경우 냉방과 난방에서 R-410A 대비 6~11% 감소함을 확인하였으며, 압력강하의 경우에는 HFO blend 냉매를 사용하였을 때 R-410A 대비 30~50% 정도 상승함을 확인 하였다. 이를 통해 대체 냉매 적용에서 개선의 방향성을 제시할 수 있었다.
또한 공기 측 온도의 부하 조건을 주어 대체 냉매에 대한 성능 실험을 진행 하였다. 기존 R-410A 열교환기에 각 냉매에 맞는 압축기의 배기량을 개선하여 적용하였다. 부분부하 실험에서는 EER을 비교하기 위해 냉방과 난방 성능을 냉매 별로 일정하게 유지하였다. R-32의 EER은 냉방은 11%, 난방에서 4% 증가하였다. 반면에 HFO blend의 EER은 냉방과 난방에서 3%가 각각 감소하였다. 외기 온도 조건에 따른 각 조건에 맞는 성능에 따른 압축기 소비동력은 정격의 이유와 같은 경향성을 가지고 있었다. R-32의 압축기 소비동력은 R-410A에 비하여 최대 9%감소, HFO blend의 압축기 소비동력은 최대 9%가 증가하였다. R-32와 HFO blend는 부하가 작아질수록 능력이 감소함에 따라 냉매간의 차이가 감소되었다. 시스템 전체의 소비동력과 각 조건의 EER의 합산하여 SEER과 SCOP를 비교하였을 때, R-32의 EER의 영향으로 각조건의 SEER와 SCOP는 R-410A에 비하여 상승하였다. HFO blend의 SEER, SCOP은 감소하였다. 이를 근거로 사용하는 bin hours와 계산하여 총 SEER과 SCOP를 계산하였다. 총 SEER과 SCOP는 R-410A에 비해 R-32는 7% 증가, HFO blend는 총 SEER과 SCOP는 R-410A와 유사한 경향을 나타내고 있다. SEER과 SCOP에서 가장 큰 영향을 미치는 조건은 SEER C와 SCOP D조건임을 알 수 있었다.