수냉식 칠러 구조 - sunaengsig chilleo gujo

냉동기의 구조와 원리

1. 냉동기의 원리

냉동을 하는데는 여러 방법이 있으나 냉동장치에는 증발하기 쉬운액체를 증발시켜 그 잠열을 이용하는 방법이 이용된다. 주요 부분으로는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 구성되며 냉동장치 안에는 증발하기 쉬운 냉매가 봉입되어 있다.

(1) 압축기 : 증발기로부터 증발된 냉매증기를 압축시켜

응축기로 보낸다.

(2) 응축기 : 압축기로부터 나온 고온고압의 가스냉매를

물 또는 공기로 냉각시켜 응축시킨다.

(3) 팽창밸브 : 적정량의 액체냉매를 저압의 증발기 측으로

보내고 고압냉매는 여기를 통과하는 사이에

급격히 저온저압의 습증기가 된다.

(4) 증발기 : 냉동목적을 달성할 수 있는 곳으로서

냉매가 여기서 열을 얻어 증발하며

주위를 저온으로 만든다.

2. 냉동기의 작용

압축기는 저온저압의 냉매가스를 증발기로부터 흡입하고 이것을 압축시켜 고온고압의 과열증기로 만들어 응축기로 보낸다. 다음에 증기는 응축기로 돌아가 냉각된다.

냉각은 대형·중형 냉동기에서는 물로, 소형 냉동기에서는 공기에 의해 냉각된다. 수액기를 나온 액체냉매는 다음의 팽창밸브를 통과하여 증발기로 들어간다.

증발기로 들어온 냉매는 저온저압의 습증기가 되어 있고, 그 온도는 주위보다도 낮다.

3. 냉동기의 작동원리 동영상

4. 냉장고와 에어컨 원리 동영상

“이곳은 무엇으로 냉방을 할까?”

여러분은 ‘스타필드 고양’ 같은 대형 쇼핑몰이나 의료 시설을 방문할 때 문득 이런 궁금증 없었나요? 일반 가정이나 사무실에서 사용하는 에어컨 같은 물건은 없는데 어떻게 시원할까요? 뭔가 일반 에어컨과 달리 기기도 엄청 크고, 비용도 굉장히 많이 들 거라는 생각이 드는데요.

이처럼 사람들이 많이 이용하는 넓은 테마시설, 의료시설, 교육시설 등에는 ‘칠러(Chiller)’가 자리하고 있습니다. ‘칠러’는 공조(공기조화) 솔루션을 이루는 기기 중 하나로, 차가운 물을 만드는 장비입니다. 국내 기업 중에서는 LG전자가 이 ‘칠러’뿐만 아니라 난방, 환기 등 공조 솔루션 전 영역에 해당하는 제품 라인업을 보유하고 있답니다.

오늘은 먼저 테마시설, 의료시설, 교육시설 등 대규모 공간에서 냉방을 담당하고 있는 ‘LG 칠러’를 알아볼까 합니다.

공조(공기조화)란?

공기조화(Air Conditioning, 空氣調和)는 실내 또는 특정 장소에 공기의 상태(온도, 습도, 기류 및 청정도)를 사용 목적에 따라 최적인 상태로 조정하는 것을 말합니다.

‘칠러’가 뭘까요?

‘칠러’의 개념은 냉방 원리와 순환 과정을 알고 나면 좀 더 쉽습니다. 기본적으로 냉방은 액체 상태인 물질이 기체로 변하면서 주변의 열을 흡수해 시원하게 만드는 원리입니다. 예를 들어, 뜨거운 여름철 마당에 찬물을 끼얹으면 일시적으로 시원해지는 걸 느낄 수 있는데요. 물이 기체(수증기)로 바뀌면서 주위의 열을 흡수하기 때문입니다. ‘칠러’의 원리도 이와 같습니다.

‘칠러’는 냉매가 열을 흡수하면서 증발하는 성질을 이용해 물을 차갑게 만드는데요. 하지만 이 냉매를 마당에 물을 뿌리듯이 계속 투입할 수는 없겠죠? 열을 흡수하면서 기화한 냉매를 다시 액체로 변환해 물을 차갑게 만드는 등 끊임없이 순환하는 기계가 ‘칠러’입니다. 이런 구조는 ‘칠러’뿐 아니라 에어컨, 냉장고 등에도 똑같이 적용하고 있습니다.

‘칠러’로 차갑게 만든 물을 건물 곳곳으로 보내고, 이 차가운 물이 흐르는 열교환기(Coil)에 선풍기의 바람개비(Fan) 같은 장치로 바람을 불어주면 실내에 시원한 바람을 전달할 수 있는데요. 이 장비가 바로 ‘공기조화기(Air Handling Unit)’, ‘팬 코일 유닛(Fan Coil Unit)’입니다.

‘공기조화기’는 사람들 눈에 띄지 않게 건물 구석 별도의 방에 설치하는데요. 여기서 발생한 바람이 천장에 있는 동그란 디퓨저나 길쭉한 틈처럼 보이는 곳(라인디퓨저)을 통해 실내로 들어옵니다. 우리 사무실은 형광등 양쪽에 교묘하게 숨어 있네요. 이 ‘공기조화기’는 필요에 따라 가습, 제습, 필터 등 부가 장치들을 더해 실내 공기질을 유지하는 기능도 있습니다.

흔히 사무실 창가 쪽이나 가장자리에서 차거나 따뜻한 바람이 나오는 기기를 볼 수 있는데요. 이 기기가 ‘팬 코일 유닛(FCU, Fan Coil Unit)’입니다. 단순하게 팬과 코일(열교환기)로 이루어진 장치라 그렇게 부릅니다. 천장에 설치된 제품도 있습니다. 여름에는 이 코일에 차가운 물이, 겨울에는 따뜻한 물이 흐르겠죠?

‘칠러’ 등의 ‘공기조화기(AHU, Air Handling Unit)’는 넓은 공간을 한 번에 제어하기에 유리합니다. 따라서 대형 쇼핑몰이나, 병원, 사무실, 호텔, 산업단지 등 규모가 큰 공간에 많이 사용합니다.

‘칠러’는 크게 ‘압축식’과 ‘흡수식’으로 나눌 수 있는데요. 두 방식의 차이는 기체가 된 냉매를 다시 액체로 바꾸는 과정에 있습니다.

‘압축식(전기구동 방식)’은 주로 전기모터로 돌리는 압축기를 이용합니다. 압축기로 기체상태의 냉매를 고온고압의 상태로 만든 뒤 열을 식혀 액체로 만드는 방식입니다. 여기서 버려진 열은 냉각탑 등을 통해 외부로 빠져나갑니다. ‘전기구동 방식’은 압축기의 종류에 따라 ‘터보’, ‘스크류’, ‘스크롤’ 등으로 나뉘는데, 일반적으로 쇼핑몰, 병원 등 대규모 건물에는 터보 방식을 많이 사용합니다.

‘흡수식’은 압축기 대신 흡수액(리튬브로마이드)을 사용합니다. 먼저 흡수액으로 냉매 증기를 흡수하고, 이 흡수액을 가스, 온수 또는 폐열로 끓입니다. 흡수액에 들어있던 냉매가 증기 상태로 빠져나오면, 이 냉매 증기를 식혀서 액체로 만듭니다. 이 과정을 거치는 방식이 ‘흡수식’입니다. 이 과정에서 버려진 열 역시 냉각탑을 통해 빠져나갑니다. ‘흡수식 칠러’는 증류수(순수한 물)를 냉매로 사용합니다. 상식적으로 물은 100도에서 수증기로 바뀌는데, 칠러는 제품을 진공상태로 만들어 낮은 온도에서 증발할 수 있도록 합니다.

l LG 터보식 칠러(왼쪽)와 LG 흡수식 칠러(오른쪽)

특히 ‘LG 칠러’는 한국에너지공단이 부여하는 고효율 에너지 기자재로 인증받은 제품으로 세계 최고 수준의 효율을 구현합니다. 또 ‘터보식 칠러’의 경우 친환경 냉매 ‘R-134a’를 사용해 오존층 보호에도 기여하고 있습니다. 이외에도 핵심 부품은 물론 관련 기술까지 100% 국산화해 가격 경쟁력을 확보하고, 안정적인 유지보수 서비스까지 제공하고 있습니다.

그럼 각종 테마시설, 의료시설, 교육시설 등 전국 곳곳에서 냉방을 담당하고 있는 ‘LG 칠러’를 만나볼까요?

발전소 온수 활용하는 ‘스타필드 고양’

‘스타필드 고양’은 각종 브랜드숍과 아쿠아필드, 스포츠몬스터 등으로 구성된 테마시설입니다. 이곳에는 ‘LG 저온수 2단 흡수식 칠러’가 자리하고 있습니다. 이 ‘칠러’의 특징은 고양시에 위치한 지역난방공사에서 발생하는 95도의 뜨거운 물을 이용한다는 점입니다.

‘흡수식 칠러’는 앞에서 설명한 것처럼 순환 과정에서 흡수액에 열을 가해 끓여주는 과정이 필요한데요. 보통 가스를 활용해 열을 가합니다. 하지만 스타필드 고양에 설치된 ‘LG 저온수 2단 흡수식 칠러’는 가스를 활용한 열 대신 지역난방공사에서 나오는 95도의 뜨거운 물을 활용합니다.

가스 등으로 열을 가하지 않아 이산화탄소가 발생하지 않고 친환경적이며, 버려지는 열을 재활용하니 에너지 비용을 절감할 수 있습니다. 고효율 전열관과 냉각수 병렬 시스템으로 에너지 효율을 높인 것도 특징입니다.

얼음을 얼렸다 녹이는 기술 이용하는 ‘분당 서울대병원’

분당 서울대병원은 의료시설 특성상 24시간 냉난방이 필요한 공간인데요. 심야 전력 활용, 고효율 시스템 등으로 에너지 비용을 줄이는 게 중요합니다. 이에 분당 서울대병원은 LG 빙축열 시스템 ‘슬러리 제빙기 일체형 빙축열 터보 칠러’를 도입했습니다.

‘빙축열 시스템’은 비용이 적게 드는 심야 전력을 활용하는 방식입니다. 심야에 ‘칠러’를 가동해 얼음을 얼렸다가, 낮에 이 얼음을 녹여 이용합니다. 전기는 많이 사용하지 않는 심야에도 계속 생산되는데요. 이때 생산된 전기는 사용하지 않으면 그냥 사라집니다. 그래서 한국전력공사는 심야에 전기요금을 싸게 책정해 사용을 유도합니다. 낮에는 발전량을 줄이고요. ‘빙축열 시스템’은 이 심야에 생산된 전기를 사용하고, 낮 시간대에는 전기 사용량을 줄여 비용을 절감하는 방식입니다.

또한, ‘LG 슬러리 제빙기 일체형 빙축열 터보 칠러’에서 생성된 아이스 슬러리는 미세한 얼음 입자가 포함된 혼합 유체로 에너지 저장과 수송 능력이 우수한데요. 여기에 냉매와 슬러리가 직접 열교환을 하는 고효율 제빙장치까지 더해져 월등한 효율성과 품질을 자랑합니다.

l 분당 서울대 병원은 칠러를 심야에 가동해 쌓아둔 열을 낮에 활용해 냉방 전력 사용을 줄입니다.

지금까지 대규모 시설에 적용하는 공조 시스템 중 하나인 ‘칠러’의 개념과 활용 사례를 살펴봤습니다. 이처럼 ‘칠러’는 우리 일상 가까이에서 실내 환경을 쾌적하게 만들기 위해 노력하고 있는데요. 최근에는 사우디아라비아 정부청사, 킹칼리드 국제공항 등 해외에서도 찾고 있는 만큼 앞으로 ‘칠러’가 국내를 넘어 전 세계로 뻗어 나가는 모습을 지켜봐 주시길 바랍니다.