더운 여름이나 추운 겨울에도 우리는 항상 자동차를 이용하게 됩니다. 이때 운전자나 승객에게 중요한 자동차의 기능 중에 하나가 공조 장치입니다. 이러한 공조 장치를 HVAC(Heating, Ventilation, Air Conditioning Control)이라 부르기도 하며 언제나 자동차의 내부의 환경을 쾌적한 상태로 조절해 줍니다. 따라서 이번 시간에는 자동차의 공조 장치 중 하나인 에어컨 시스템의 구성 및 원리 그리고 관리방법에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 평소 자동차 에어컨 시스템의 원리와 관리 방법 등에 대하여 이해하고 있게 되면 자동차 에어컨의 고장 등 문제가 생겼을 때 그 원인을 파악하고 조치하는데 도움이 될 것이라 생각합니다.
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- 자동차 에어컨 시스템
- 자동차 에어컨 시스템의 부품 구성 및 작동 원리
1. 에어컨 컴프레셔 (에어컨 펌프)
2. 에어컨 콘덴서 (응축기)
3. 리시버 드라이어 (Receiver-Dryer)
4. 팽창 밸브 (Expansion Valve)
5. 증발기 (Evaporator) - 자동차 에어컨 필터의 기능 및 교환 주기
- 자동차 에어컨 냄새의 원인과 관리 방법
- 글을 마치며
자동차 에어컨 시스템
요즘은 많은 자동차가 자동으로 실내의 온도를 조절하고는 있기는 하지만 더운 여름 운전자는 운전석 앞쪽에 위치해 있는 HVAV Controller의 버튼을 이용하여 에어컨을 작동하게 됩니다. 이때 자동차의 HVAC 시스템은 자동차 외부 및 내부의 온도 등의 환경을 센싱 하여 운전자가 설정한 온도에 맞게 바람세기 및 방향 등과 함께 자동차 내부의 습기를 제거해 주고 또한 시원하게 조절해 줍니다.
자동차 에어컨 시스템의 부품 구성 및 작동 원리
자동차 쿨링 시스템의 원리 및 고장 유형, 관리 바로가기
위의 그림은 자동차 에어컨 시스템의 차량에서의 구성(구조)과 냉매가 순환하면서 기능하는 자동차 내부의 냉방 원리에 대해서 개략적으로 표현한 그림으로서 아래의 각각의 부품이 어떻게 작동하고 기능하는지에 대해서 자세히 설명드리겠습니다.
1. 에어컨 컴프레셔 (에어컨 펌프)
에어컨 컴프레셔는 자동차 엔진 블록에 장착되며 크랭크 샤프트 풀리와 벨트로 연결되어 동력을 얻게 됩니다. 운전자가 에어컨을 작동시키게 되면 펌프는 작동을 하게되며 3 bar 정도의 저압의 냉매 가스를 압축하게 됩니다. 압축으로 인한 100ºC, 18 bar 정도의 고온 고압의 냉매는 아직 기체 상태이게 되며 에어컨 콘덴서(응축기)로 보내지게 됩니다.
2. 에어컨 콘덴서 (응축기)
에어컨 콤프레서를 통해서 고온 고압의 냉매 가스는 자동차 전면의 그릴 바로 뒤에 위치하고 있는 에어컨 콘덴서(응축기)로 들어오게 됩니다. 에어컨 콘덴서는 위의 그림에서 볼 수 있듯이 넓은 면적에 튜브들과 핀들로 구성되어 있습니다.
이후 에어컨 콤프레셔를 통한 고온 고압의 냉매 가스는 넓은 면적의 에어컨 콘덴서를 통과하면서 위의 그림과 같이 자동차의 주행풍과 에어콘 콘덴서 앞쪽에 위치한 팬에 의해서 열을 발산하게 되고 냉각되어 온도가 급격히 떨어지게 됩니다. 이때 고온 고압의 냉매 가스는 에어컨 콘덴서를 통과하면서 응축점 온도(Condensation Point) 아래로 떨어지게 되며 이로인해 저온 고압의 액체 상태로 상 변화 (Phase Change)를 시작하게 됩니다. 이후 냉매는 다시 리시버 드라이어(Receiver- Dryer)로 보내지게 됩니다.
3. 리시버 드라이어 (Receiver-Dryer)
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에어컨 콘덴서를 통해 들어온 액상의 고압가스는 리시버 드라이어(Receiver-Dryer)에 의해 아직 남아 있는 기체를 분리하게되며 이렇게 분리된 액상의 냉매는 다시 팽창 밸브 (Expansion Valve)로 보내지게 됩니다.
4. 팽창 밸브 (Expansion Valve)
팽창 밸브는 에어컨 시스템에 있어 중요한 부품중의 하나로 위의 그림에서 볼 수 있듯이 리시버 드라이어를 통해 들어온 고압의 액체 냉매는 팽창 밸브의 오리피스를 통과하면서 급격한 압력의 저하를 가져오게 하며 이로인해 급격히 냉매의 온도가 급격히 저하하게 되며 다시 액체에서 증기로 상변화(Phase Change)를 하게 되며 증발기(Evaporator)로 보내지게 됩니다.
5. 증발기 (Evaporator)
증발기(Evaporator)는 일반적으로 자동차 대시보드 안쪽의 HVAC 유니트 내부에 위치하게 되며 냉매의 온도를 낮추기 위한 넓은 면적의 코일과 핀으로 구성되어 있습니다.
따라서 팽창 밸브를 통과한 저압의 증기상태의 냉매는 다시 증발기를 통과하게 되면서 차갑게 냉각되어 HVAC 유니트 내의 송풍기를 통해 자동차 실내의 공기와 순환되면서 실내의 온도를 운전자가 원하는 온도로 낮춰주게 됩니다.
이렇게 자동차 실내의 온도를 낮춘 증발기의 냉매는 다시 에어컨 콤브레셔 (에어컨 펌프)로 돌아가 앞선 과정을 반복하게 되면서 자동차 실내의 온도를 관리하게 됩니다.
자동차 에어컨 필터의 기능 및 교환 주기
자동차의 에어컨이 작동을 하게 되면 외부에서 공기가 유입되거나 실내 내부의 공기가 순환을 하게 됩니다. 이때 자동차의 에어컨 필더는 공기 중의 먼지 등을 필터링하여 자동차 내부의 공기를 쾌적하게 유지시켜 주는 역할을 하게 됩니다.
에어컨 필터는 주기적인 교환 등 관리를 해주어야 하며, 위치는 자동차 조수석 아래 글로브 박스 안쪽에 위치하고 있어 직접 쉽게 교환이 가능합니다. 에어컨 필터의 교환은 최소 6개월에 한번은 교체를 해주어야 하며 보통 10,000 Km 주행 이내에 반드시 교환을 해주는 것이 좋습니다.
자동차 에어컨 냄새의 원인과 관리 방법
자동차 에어컨 시스템은 앞서 설명드린 냉매의 순환 과정을 통해 자동차 실내의 온도를 낮추게 됩니다. 차가와진 냉매가 주변의 더운 공기와 만나게 되면 차가와진 증발기(Evaporation) 또는 자동차 송풍구 등에 공기 중의 수분이 응축하여 물방울을 만들게 됩니다. 이러한 응축된 물방울들은 모아져서 차량 밖으로 배출하게 됩니다.
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그런데 이러한 물방울들이 차량밖으로 원활히 배출이 안되거나 증발이 안되는 경우 곰팡이 냄새를 유발하게 됩니다. 따라서 에어컨을 작동하시고 주행 후 시동을 바로끄지 마시고 잠시 시동을 켠 상태로 잠시 유지하시거나 도착지 도착 전 5분정도는 에어컨 작동을 끄신 상태로 주행후 주차하시는 것을 추천드립니다. 최근에는 주차 후 시동을 바로 끄셔도 필요 시 자동으로 팬을 돌려 에어컨의 작동으로 인한 응축된 물방울을 자동으로 증발시키는 애프터 블로우 기능을 가진 자동차가 출시되고 있습니다.
글을 마치며
지금까지 자동차의 에어컨 시스템의 구조 및 원리 그리고 관리 방법까지를 자세히 알아보았습니다. 시스템의 각 부품의 역할과 구성 그리고 원리에 대해서 이해하고 있다면 추후 자동차의 에어컨 고장 등 문제의 원인을 이해하고 조치하는데 도움을 줄 수 있을 것이라 생각됩니다. 여려분의 즐겁고 안전한 드라이빙에 조금이라도 도움이 되었으면 하는 바람입니다.
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