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[자동차 이야기(39)] 자동차 냉난방 장치(하)

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1)컴프레서(Compressor)압축기

증발기 에서 증발한 저온·저압의(0℃ 1.5kg/cm²)) 기체냉매를 흡입하여 다음의 응축기에서 응축액화하기 쉽도록 응축 온도에 상당한 포화압력까지 압력과 (15kg/cm²) 온도를 (70~80℃) 증대시켜주는 기기이다.

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자동차 에어컨 컴프레서(Compressor) 압축기


2)이베퍼레이터(Evaporator)증발기
증발기의 출구 앞에서 액체 냉매는 모두 증기로 되어 출구로 갈 때까지 과열된다. 압력은 일정하지만 증기는 과열되므로 약5℃ 정도 상승한다.
증발기로 들어간 냉매는 외부에서 열을 흡수하여 증발해서 증기로 된다. 이 사이의 압력과 온도는 일정하다.

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이베퍼레이터(Evaporator)증발기


3)팽창밸브(Expansion valve)
팽창밸브를 통과한 냉매는(1.5kg/cm²) 저온(-5℃)의 서리 모양의 액체로 된다.

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팽창밸브(Expansion valve)


4)리시버드라이어(Receiver drier) & 어큐물레이터(Accumulator)
응축기에서 나온 액체 냉매는 드라이리시버로 들어가서 증기와 액체를 분리하여 액체만 팽창밸브로 보낸다. 또 리시버 드라이어 안에는 열 부하에 따라 액체 냉매를 보낼 수 있도록 저장되어 있다.

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리시버드라이어(Receiver drier) & 어큐물레이터(Accumulator)


5)컨덴서(Condenser)응축기
응축기에 들어간 냉매는 응축기 핀을 통과하는 바람으로 냉각된다. 증기의 온도가 약 62℃까지(컴프레서 토출 온도대비 약10~20℃)내려가면 액체로 되기 시작하여 응축기의 출구 부근에서는 전부 액체로 된다. 이 액체를 더 냉각하면 처음에 액체로 된 온도보다 낮아진다.

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컨덴서(Condenser)응축기


6)자동차 냉,난방시스템 공조기 모듈
자동차 냉,난방시스템 공조기모듈은 이베퍼레이터(Evaporator), 히터코어(Heater Core), 블로워모터(Blower Motor), 액추에이터(Actuator)등이 하나의 모듈로 이루어져 운전자의 온도조절과 바람방향, 바람량, 등의 신호를 받아 운전자의 의도에 맞추어 작동을 하는 모듈로 실내 인스트루먼트가 조합되어있는 대쉬보드 안쪽에 장착되어 있다. 이곳에는 캐빈필터가 함께 장착된다.

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자동차 냉,난방시스템 공조기 모듈


7)캐빈필터(Cabin Filter)
캐빈필터는 냉난방장치 작동시 1시간 이내에 최대 10만 리터의 공기가 자동차 실내(캐빈)로 유입되게 되는데 이때 공기 중의 분진/유해 가스 동시 제거를 목적으로 공조장치에 장착하여 사용되는 환기용 캐빈필터(Cabin Filter) 이다.

자동차로 유입되는 오염물질은 대부분 도로상의 주위의 다른 자동차들이 배출하는 입자상 물질인 자동차 배출 입자상 물질(PM)과 도로에서 발생하는 먼지, 도로 주변에서 유입되는 꽃가루 등의 알레르기성 물질 등의 입자상 물질과 악취를 유발하거나 인체에 해로운 가스상 오염물이 있다.


가스상 오염물질은 국내 환경부뿐 아니라 각국의 대기환경관련 기관, WHO(세계보건 기구) 등에서 관리(규제)하고 있는 대기환경기준 물질 중에서 중요한 아황산, 이산화질소, 오존이 있으며, 도로상의 자동차 배기가스에 다량 함유되어 인체에 유해한 대표적인 물질인 톨루엔과 n-부탄이 있다. 국내 자동차에 적용되는 캐빈필터의 경우 헤파필터가 적용된 것은 없다. 국내의 경우 KS R 1096, 외국의 SAE J726, SAE J1669, DIN 71460, ISO 5011, ISO/TS 11, ISO 8027-1984, DIN ISO 8027 등의 규격을 참조하여 표준을 제정해 놓았다.

유럽에서는 섬유필터와 활성탄필터의 복합 적용된 콤비필터는 알레르기질환을 일으키는 꽃가루 (PM10~PM2.5)와 냄새,GAS 제거에 특화되어 있으며, 미세먼지에 대한 고려되어 있지 않다. 국내환경부에서 정한 먼지와 미세먼지의 기준은 먼지는 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분한다. 미세먼지는 다시 지름이 10㎛보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5㎛보다 작은 미세먼지(PM2.5)로 나뉜다. PM10이 사람의 머리카락 지름(50~70㎛)보 다 약 1/5~1/7 정도로 작은 크기라면, PM2.5는 머리카락의 약 1/20~1/30에 불과할 정도로 매우 작다.

참고로 HEPA 필터의 표준시험 미세먼지 입자 사이즈는 0.3μm 이다. 0.3μm 입자 사이즈가 중요한 이유는 0.3μm 보다 더 큰 사이즈의 입자뿐만 아니라 0.3μm 보다 더 작은 사이즈의 입자보다도 0.3μm 사이즈의 입자가 더 포집하기 어렵기 때문이다. 대부분의 경우, 0.3μm 입자의 포집효율이 가장 낮으며, 따라서 0.3μm입자 사이즈를 most penetrating particle size (MPPS) 라 한다.

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캐빈필터(Cabin Filter)


이상과 같이 냉난방시스템과 냉매가스의 변화된 과정을 알아보았다, 우리가 무심코 사용하는 자동차 시스템중에 이렇게 복잡하고 다양한 장치들이 어우러져 쾌적하고 안전하게 이용할 수 있도록 보이지 않는 곳에서 제 역할을 다하는 것들이 있다.

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류충효 신한대 기계자동차융합공학과 교수

자동차 냉매와 냉매오일은 주기적으로 교체 또는 점검이 필요하다. 또한 캐빈필터의 경우 자동차 메이커 권장 사항은 6개월에 한번 정도를 교체를 하라고 한다. 필터는 운전을 하는 동안은 자동적으로 작동을 하게 되는데 교체 주기를 지나치면 내부 오염물질에 의해 냄새를 유발하게 된다. 가뜩이나 코로나19로 인하여 밀폐된 공간의 공기질이 문제가 되고 있다, 이번주에는 건강한 여름을 나기위해 꽃가루나 미세먼지로 오염이 된 캐빈필터를 교체해 주는 것은 어떨가?


류충효 신한대 기계자동차융합공학과 교수

류충효 신한대 기계자동차융합공학과 교수

미얀마