자동차 에어컨 작동 원리 (냉방장치, 공조장치의 원리)

자동차 에어컨 작동원리

자동차 에어컨 작동하는 원리 알아보자

 

이전 포스팅 한 것들 중에 전기차 에어컨은 왜 일반자동차 에어컨보다 비용이 저렴한가에 대한 내용이 있는데, 일반자동차의 에어컨 원리에 대해 보다 상세하게 포스팅하는 것이 맞겠다 싶어 작성하려고 합니다.

 

현대자동차 그랜저 내부

자동차 에어컨 서론

 

들어가기에 앞서, 자동차의 에어컨 기능은 직접적인 차량 주행과는 크게 상관이 없지만 차량을 사용하는 관점에서 실질적으로 상당히 중요합니다.

 

차량의 특성상 좁은 공간에서 활동해야 하므로 쉽게 더워지거나 추워질 수 있기 때문입니다.

아래를 참고하세요

 

 

또한 추운 겨울날 사람의 체온과 입김 등으로 차량 내부의 온도는 올라가지만 외기 온도는 낮을 때 발생하는 앞 유리에 서리가 발생하면 주행 시 상당한 시야 방해가 오는데 이때도 에어컨으로 유리 안과 밖의 온도를 맞춰야 하기에 상당히 중요하죠.

 

자동차 에어컨의 원리는 자동차만의 특별한 무언가가 아닌 대부분의 공조장치와 비슷하다고 볼 수 있습니다. 냉장고, 냉동고 등의 원리와 같죠.

 

자동차 에어컨 작동원리 1

 

이제 본격적으로 자동차 에어컨의 원리를 설명해 드리겠습니다. 자동차의 에어컨은 액체의 기화 현상을 활용하여 일어납니다. 기화 현상이란 물질이 기체가 되는 현상입니다.

 

잠깐 간략히 이 부분을 설명해 드리겠습니다. 물질은 상태에 따라 고체, 액체, 기체로 나뉩니다. 물로 예를 들어봅시다. 얼음이 고체이고 물은 액체이며 수증기로 날라가는 것은 기체입니다.

 

기화 현상이란 기체가 되는 현상이며, 비슷한 흐름으로 액화란 액체가 되는 현상입니다. 기화가 될 때는 열의 이동이 반드시 일어납니다. 아래를 참고하시기 바랍니다.

 

 

가장 쉬운 예로 다시 물로 설명해 드리겠습니다. 얼음이 물이 되려면, 열이 필요합니다. 물이 기체가 되려면 또한 열이 필요하죠. 얼음이 물로, 물이 수증기로 가며 열을 필요로 하게 되고 이는 열을 뺏는다고 이해할 수 있습니다.

 

즉, 기체화가 될 수록 열을 뺏고 그 뺏긴 열 때문에 주위는 차가워 집니다.

 

다시 에어컨으로 돌아가겠습니다. 자동차 에어컨은 기화 현상을 활용한다고 하였는데요, 즉 기체화 되면서 주위 열을 빼앗아 주위를 차갑게 하는 방식으로 에어컨이 작동됩니다.

 

자동차 에어컨 작동원리 2

 

조금 더 자세하게 들어가 보겠습니다. 어떤 무언가가 기체와 액체로 반복적으로 변해야 하며 그것이 닳거나 없어지지 않아야 지속적으로, 에어컨을 이용할 수 있습니다.

 

그것을 냉매라고 부릅니다. 냉매란 인터넷 사전에 따르면 '상태 변화 없이 액체 상태로 증발기에서 냉각열을 얻어 냉각 대상에 이차적으로 전달해 주는 물질'이라고 설명하고 있습니다.

 

즉, 자동차 에어컨은 이 냉매라는 물질을 이용하여 기체와 액체로 변하며 주위 공기를 차갑게 하는 것입니다.

 

자동차 에어컨 작동원리 3

 

여기까지 따라오셨으면 사실 대부분은 이해한 것입니다. 나머지 장치들은 액체 혹은 기체로 만들어 줄 수 있는 장치입니다.

 

냉매가 움직이는 과정 관점으로 그 장치들을 설명해 드리겠습니다.

에어컨 관련 장치로는 크게 증발기, 압축기, 응축기, 팽창 밸브로 이루어져 있습니다. 냉매는 이 네 개의 장치를 순환 이동하여 에어컨을 작동시킵니다.

 

1) 냉매는 우선 기체의 형태로 증발기에서 압축기로 옮겨져 고온 고압의 가스 상태가 됩니다.

(어떠한 것을 압축하면, 온도와 압력이 올라갑니다.)

 

2) 고온 고압의 냉매 가스는 응축기로 옮겨지고, 여기서 냉각되어 액화, 즉 액체가 됩니다. 여기서 액체 냉매는 여전히 고온 고압의 형태입니다. 아래를 참고하시면 도움이 됩니다.

 

 

3) 고온 고압의 액체 냉매는 응축기를 다음 팽창 밸브로 가게 되고 여기서 급격하게 팽창되어 저온 저압의 액체 상태(수증기 상태)의 냉매가 됩니다.

 

4) 그 후 증발기로 옮겨지고 특정 장치를 통해 들어온 공기와 만나고 공기에 열을 뺏어 액체(수증기) 상태의 냉매는 다시 가스로 기화 되며 이때 열을 빼앗기 때문에 공기가 시원해 지게 됩니다.

 

이러한 공기는 송풍구를 통해 운전자나 탑승자들에게 전달되고 이게 에어컨이 작동하는 원리가 됩니다. 그 후 냉매는 다시 압축기로 옮겨져 1) ~ 4)의 과정을 반복하게 됩니다.

 

자동차 에어컨 정리

 

정리하자면, 자동차 에어컨은 냉매라는 상태 변화가 없는 매개체를 통해 액체와 기체가 반복적으로 변하며 그 사이에서 주위 열을 빼앗아 차가운 공기를 만들어 내는 것입니다.

 

그 과정에 있어 압축기, 응축기, 팽창기 그리고 증발기 이 네 개의 장치를 계속 순환하며 작동하게 됩니다.

 

앞서 말씀드렸다시피 자동차 에어컨 외 타 장치의 공조 장치 또한 위의 과정과 크게 다르지 않으니 참고로 알고 계시면 좋을 것 같습니다.

 

이상 자동차 에어컨 원리에 대한 설명이었습니다.

감사합니다.

 

내용 추가 (1차)

 

전기차의 판매량이 급증하면서 점유율이 매년 올라가고 있네요. 전기차 에어컨 관련해서도 정보를 짤막하게 설명드리겠습니다.

 

일반 자동차인 내연기관은 구동력인 엔진에 의해 에어컨이 작동됩니다. 엔진이 작동하면서 엔진이 돌아가는 힘으로 벨트를 에어컨에 물어 힘을 전달받는 것이죠.

 

즉, 에어컨을 구동하기 위해 별도의 장치를 쓰는 것이 아닌 엔진의 구동력을 빌려서 이용하는 것입니다.

 

전기차의 경우 엔진과 같은 종합적인 구동원에 의한 것이 아닌 모터에 휠을 직결 시켜서 사용하기 때문에 에어컨을 돌리기 위해 별도 장치가 필요합니다.

 

정리하자면, 일반 내연기관 자동차는 엔진이 돌아가는 힘을 에어컨에 연결해서 같이 쓰는 반면 전기차는 별도로 힘이 필요한 것입니다.

 

이러한 이유로 내연기관에서는 에어컨을 돌리기 위해 엔진이라는 큰 힘을 돌려야 해서 그 효율이 낮지만, 전기차의 경우 우 자동차를 구동시키는 힘으로 에어컨을 돌리는 것이 아닌 에어컨만을 위한 힘만 소량 쓰면 되므로 효율이 높습니다.

 

즉 에어컨은 전기차에서 트는 것이 훨씬 효율적이라고 할 수 있습니다.

 

물론 전기차에서도 에어컨을 작동하는 기존 원리는 내연기관과 같이 압축, 응축, 팽창, 증발이라는 과정을 거쳐서 진행합니다.

 

감사합니다. 전기차 에어컨 관련 상세 내용은 아래를 참고하세요.

 

전기자동차 에어컨 비용이 저렴한 이유 (일반자동차와 비교)

전기자동차 에어컨 비용이 저렴한 이유 (일반자동차와 비교)