에어컨은 어떤 원리로 시원한 바람이 나오나요?
여름에 꼭 에어컨을 쓰는데
시원한 바람은 어떤 원리로 나오는건가요?
뜨거운 바람은 뎁혀서 나온다쳐도
시원한 바람은 어떻게 나오나요?
안녕하세요. 거북이놔두루미입니다.
에어컨의 기본 원리는 어떤 물질의 상(phase)이 변화할 때 열을 흡수하거나 방출하게 되는 물리 현상을 이용하는 것이다. 대부분의 에어컨은 액체 냉매가 기화될 때 주변에서 기화열을 흡수하는 현상을 이용한다. 대부분이라 한 건 냉매가 아니라 전기로 냉각하는 펠티에 소자 때문. 펠티에 소자를 이용한 에어컨은 냉매의 기화냉각식에 비해 효율이 훨씬 나쁜 대신 무척 소형으로 만들 수 있다는 장점이 있다.
쉽게 말해서 더운 여름 날에 2리터짜리 생수병에 물을 꽁꽁 얼려서 방 안에 놔두면, 생수병 안의 물이 조금씩 녹으면서 주변의 온도가 내려간다. 이는 생수병 안의 물이 고체에서 액체로 변화하면서 주변의 열을 흡수하기 때문이다.
에어컨의 원리도 이와 매우 비슷한데, 고체가 액체로 변하는 상태변화가 아니라 액체가 기체로 변하는 상태변화를 이용한다는 점이 다르다. 여기 사용하는 냉매는 기화점이 낮고 기화열이 큰 것이 사용된다. 추가로 금속을 부식시키지 않을 것이 요구된다. 에어컨의 냉매관은 보통 구리 도관이므로 구리를 부식시키지 않을 정도면 충분하다.[1] 그리고 냉매가 겨울에 얼어버리면 곤란하니까 저온에서도 액체 상태로 존재하는 냉매가 유리하다. 냉매의 선택지, 실외기의 분리 유무만 제외하면 냉장고의 원리와 거의 같다. 조금 더 자세한 설명은 열역학 제2법칙 참고. 에어컨의 경우 실외기가 영하 20도 정도로 내려가는 날에도 실외에 방치되게 되어 어는 점이 낮은 냉매의 사용이 강제되지만, 실내에서 쓰는 냉장고는 그런 경우가 거의 없어 냉매를 보다 더 폭넓게 사용할 수 있기 때문이다.
에어컨이 돌아갈 때는 덤으로 제습까지 되는데, 이것 또한 위에서 설명했듯 얼린 생수병 주변에 공기 중의 수증기가 차가운 물체를 만나 액화된 물방울이 맺히는 것과 같은 원리에 의한 것이다. 그렇기 때문에 에어컨을 돌리면 차갑고 건조한 공기가 만들어져 훨씬 쾌적하고, 에어컨에는 냉매관에 맺히는 물을 제거하는 호스나 펌프가 있어서 물을 배출하게 되어 있다.안녕하세요. 가즈아입니다.
손등에 물을 뭍히고 바람을 불어주면 시원함을 느끼게 될겁니다. 이와같이 액체가 기체가되면 차가워지는 원리를 이용한 것입니다.실외기에서 에어컨 라인에 들어 있는 냉동깨스를 흡입해서 높은 압력으로 압축(압축기:콤프레셔)을 시켜 좁은 통로로(팽창밸브로) 액체를 분사를 시키면 기체로 변화되면서 아주 차갑게 됩니다. 그래서 이곳의 배관을 구불구불하게 만들어(증발기:에바퍼레이터)차가워진 깨스를 통과시키고, 송풍기(전동휀)로 뒤쪽에서 바람을 불어주면 이곳을 통과하는 공기는 열을 빼앗겨 차가워져서 나오게 됩니다. 이때 빼앗은 열은 실외기에 있는 응축기로 옮겨지고 전동휀으로 열을 식혀주면 통과되는 깨스는 다시 액체로 변화됩니다. 이운동을 반복해서 하는것이 에어컨입니다. 이때 깨스를 고압으로 압축을 시키는 펌프(콤프레셔)를 작동시킬때 가장 많은 전기를 소모시키기에 에어컨이 전기사용을 많게 하는겁니다. 나머지는 송풍기와 작동을 콘트롤하는 전자부품에서 적은 전기를 사용합니다.
주사기를 손으로 막고 꾹 눌러 안의 공기를 압축하면 안의 공기는 뜨거워지고, 다시 손을 풀어 부피를 늘리면 공기는 시원해집니다
에어컨도 같은 원리입니다. 냉매라는 압축하기 쉽고 이동하기 쉬운 기체를 관을 통해 실외기까지 이동시키고, 그곳에서 꾹 눌러 (비유적인 표현입니다) 부피를 줄이고 그로 인해 나온 열을 실외기를 통해 배출합니다
그리고 다시 실내에서 압축을 풀면 반대로 온도가 낮아지며 온도차로 인해 실내의 공기는 차가워지고 냉매는 실내온도와 같아집니다
실내온도와 같아진 냉매를 다시 밖으로 빼내 압축시키면 다시 한바퀴를 돌게되고, 그런 과정을 거쳐 실내의 공기는 차가워집니다
에어컨은 냉매가 증발할 때 주위의 열을 빼앗는 증발열을 이용해 냉각을 하는 장치 입니다. 냉매는 이 열을 외부로 전달해 버리게 됩니다.
보통 압축기(compressor) 응축기(condensor) 팽창밸브(expansion vlave) 증발기(cooling coil)로 구성되어 있습니다.
1) 압축기는 보통 실외기에 있습니다. 냉매를 압축하며 고온, 고압의 기체 냉매를 만듭니다.
2) 응축기는 보통 실외기에 있습니다. 압축기를 통해 나온 고온 고압의 기체가 외부에서 흡입된 공기와 만나 식으면서 액체가 됩니다. 이 때 실외기는 열을 외부로 방출합니다.
3) 팽창밸브는 보통 실내기에 위치합니다. 좁은 곳을 통과하면 액체의 속도는 커지고 압력은 낮아집니다. 모세관을 통과시켜 고압상태의 액체의 압력을 낮춥니다. 이렇게 압력을 낮추면 증발기에서 잘 증발 됩니다.
4) 증발기는 실내기에 위치합니다. 팽창밸브를 통과한 냉매는 온도와 압력이 낮은데, 실내의 더운공기와 만나 증발하여 주변의 열을 흡수합니다.
이러한 과정을 거쳐서 실내기에서는 열을 흡수하고 실외기에서는 열을 버리게 됩니다.
안녕하세요. 성삼경 과학전문가입니다.
에어컨은 냉매의 기화에의해 온도가 낮아지는 원리(흡열반응)으로 열을 낮춰주는 원리 입니다.
미약하게나마 아래 그림으로 설명드리면
1. 압축기로 부터 냉매가 액체로 변합니다.
2. 열교환기(에어컨 실외기)에서 더운바람이 나옵니다.
3. 액체로된 냉매가 에어컨에서 기화되면서 온도가 낮아지고 팬을통해 공기를 차갑게 만들어줍니다.
4. 기화된 냉매를 다시 압축기로 보냅니다.
상기와 같은 원리이고 이것을 거꾸로 사용하면 히터가되기 때문에 보통에어컨과 히터가 같이 사용되는 제품들도 많이볼 수있습니다.
여기에 들어가는 냉매를 어떤종류를 사용하는지 유무에 따라 오존층 파괴물질(이제는 안쓰지만 프레온가스 등) 혹은 지구 온난화 물질이 될 수도 있지만 여기서 질문자님의 주내용 이 아니므로 생략하겠습니다.
주변사물에 대한 원리에 대해 많은 관심을 가져주셔서 감사하며 즐거운 하루되세요!
