에어컨 작동 원리
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에어컨 작동 원리는 액체가 기화할 때 열을 가져가는 물리 현상을 이용한 것입니다.
자세히 살펴보겠습니다.
1. 냉매의 순환-액체에서 기체로, 기체에서 액체로
에어컨의 실외기와 에어컨 본체 사이를 냉매가 순환합니다.
냉매는 액체 상태입니다. 이것이 본체로 들어가면서 기체가 됩니다.
기체가 되면서 주변의 열을 흡수해 가는 원리를 이용한 것입니다.
우리가 땀을 흘리는 원리가 이렇습니다.
땀이 증발하면서 몸의 열을 흡수해 갑니다.
매우 더울 때 길가에 물을 뿌리면 시원해 지는 것도 같은 원리라고 할 수 있겠습니다.
위의 그림에서 1은 기체 상태의 냉매가, 2에서는 액체 상태의 냉매가 순환하는 것을 보여줍니다.
2. 팽창 밸브-액체를 기체로
각각의 과정에서 냉매가 어떤 장치에 의해 처리되는지 살펴보도록 해보죠.
팽창 밸브를 살펴 보겠습니다. 이것은 액체의 냉매를 기체로 만들어주는 장치입니다.
<팽창 밸브>위의 그림에서 1의 온도 감지 장치가 높은 온도를 감지하면 2에 채워져 있는 가스를 팽창시킵니다.
그러면 3의 밸브가 내려가고 4처럼 액체의 냉매가 에어컨 본체로 흐르게 됩니다.
이때 고압력에 의해 액체 상태였던 냉매가 에어컨 본체로 들어가면서 낮은 압력에 의해 기체의 상태로 변하게 됩니다.
부탄 가스가 가스통 안에서는 액체 상태이지만 밖으로 나오게 되면 기체가 되는 원리와 같은 것이라고 할 수 있겠습니다.
냉매가 기체로 변하면 이때 주변의 열을 흡수합니다.
주변의 열을 흡수하면서 온도가 낮아지므로 이 차이로 공기 중에 있던 수분이 모입니다.
에어컨에서 물이 나오는 것은 이 때문입니다.
이렇게 에어컨 본체를 돌던 기체는 실외기 방향으로 빠져나가게 됩니다.
기압도 낮고 열을 가지고 있으니 온도도 높습니다.
3. 압축기-기체에 압력을 높임, 응축기-압축된 기체를 액체로
에어컨 본체에서 열을 흡수한 냉매 기체는 압축기로 와서 높은 압력으로 압축됩니다.
압축된 기체는 응축기로 보내져 가늘고 긴 관을 통과하게 됩니다.
이때 팬이 돌아가며 온도가 높은 기체를 식히게 됩니다.
기체는 높은 압력과 낮은 온도가 되어 액체로 변하게 됩니다.
위 그림은 압축기의 원리를 보여줍니다.
기체를 피스톤의 왕복 작용으로 압축하는 것입니다.
지금가지의 과정이 전원이 들어오는 동안 무한 반복하게 됩니다.
에어컨은 기화열이라는 원리가 적용된 기계입니다.
4. 냉매의 특징
과정을 살펴보면 냉매가 중요하다는 것을 알 수 있습니다.
약간의 높은 압력과 낮은 온도에서 액체 상태를 유지할 수 있고, 기체화가 손쉽게 이루어질 수 있는 물질이 냉매가 될 수 있습니다.
예전에는 프레온이라는 물질이 이런 특징을 갖고 있어 사용되었다가 오존층 파괴로 퇴출되었습니다.
지금은 환경 파괴를 줄이면서도 액체와 기체를 손쉽게 오갈 수 있는 물질을 도입하려 많은 노력을 하고 있다고 합니다.
