에어컨 실내기는 소비자와 근접해 있는 실내에 설치되며, 필요성에 의해 가동되므로 소비자들의 소음에 대한 반응이 민감하다. 실내기 소음에는 Fan Noise, Cricking Noise, Refringerant Noise 등이 존재한다. 이중 Refringerant Noise 의 경우 Overall Level 은 낮지만 거슬리는 소음이 발행하여 소비자의 가장 큰 불만을 초래한다. Refringerant Noise 에 대해 발생원인 및 해결 방안 측면으로의 연구는 활발히 진행 중이다. 그러나, 소음에 대한 평가 방법에 대한 연구가 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 에어컨 실내기 Refringerant Noise 을 대상으로 각 소음 별 특성 분석을 수행하였다. 이를 바탕으로 각 소음 별 영향인자를 도출하였다.
소비자는 자동차 에어컨 제작자에게 시원함만을 요구하기보다는 엔진 출력에 따른 주행성, 저 소음 에어컨, 실내 공기의 청정도 관리의 필요성, 편일사시의 느낌이 좋은 에어컨 등의 구체적 이고 수준 높은 요구를 하고 있다. 이러한 요구는 에어컨 제조업체로 하여금 전문화된 고급 인 력과 고도의 기술, 실험 장비, 정밀한 부품생산체제를 갖추지 않으면 안되게 되었다. 이러한 쾌 적성에 대한 소비자의 요구는 점차로 높아져서 차량의 내외기와 차량의 주행정보를 각종센서가 감지하여 인체가 가장 쾌적하게 느끼는 실내를 항상 유지할 수 있는 시스템의 개발을 촉구하고 있다. 현재 업계에서는 지구 환경 보호에 대응하기 위한 신냉매 에어컨 시스템의 개발은 물론 공해 문제로 인하여 새로운 자동차의 등장에 따른 차세대 에어컨 시스템의 개발과 관련된 연구 개발에 활발한 투자가 이루어지고 있다. 이 글에서는 '70년부터 시작된 한국 자동차에어컨의 변 천을 뒤돌아보고, 현재 사용되는 차량용 에어컨 시스템과 앞으로 사용될 차량용 에어컨 시스템이 어떻게 변화할 것인지에 대하여 살펴보고자 한다.
본 연구는 PWM 방식의 스크롤 압축기를 적용한 에어컨 시스템의 압축기 운전주기, 실내 온도, 그리고 실외온도를 변화시키면서 시스템 에어컨의 최적효율을 나타내는 압축기 토출온도 상관식을 도출하고자 실험연구를 수행하였다. 실험은 실내 및 실외 온도변화에 따른 시스템의 성능 및 압축기 토출온도를 측정 하고자 다양한 온도를 설정하였다. 압축기 토출온도는 로딩듀티와 실외온도가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 로딩듀티(loading duty)와 실외온도 변화에 따른 압축기 토출온도는 실내온도 변화보다 실외온도의 변화에 더 크게 변화하였다. 압축기 토출온도 상관식은 실외온도, 실내온도, 그리고 로딩듀티의 함수로 표현되었으며, 실험으로부터 획득된 압축기 토출온도와 최대 $3^{\circ}C$ 이내에서 만족함을 확인하였다.
최근 에어컨의 보급이 늘어나면서 고객의 품질에 대한 요구 수준도 높아지고 있다. 특히 소음에 대한 요구가 까다로워지고 있으며, 이에 따라 각 제조업체에서는 소음 저감대책을 세우는데 많은 노력을 기울이고 있다. 에어컨의 경우 쾌적한 실내 온도, 청정한 공기뿐만 아니라 조용한 운전이 요구된다. 에어컨에서의 소음은 주로 송풍기 소음, 압축기 소음, 송풍유로계의 소음, 냉매 유로소음, 전동기 소음 등이 있다. 이 글에서는 이미 발표된 저소음화에 대한 연구논문이나 국내에서 발표된 소음 관련 기술 보고서 등을 참고하여 에어컨의 소음발생 원인과 소음을 줄이는 기술에 대해 소개하였다.
현재 버스 에어컨용 압축기의 주류는 왕복동 크랭크식이 주류를 이루고 있고, 저진동, 저소음, 장착성 등이 고객의 요구에 일치되었다고 할수 있지만, 버스실내의 쾌적성에 대한 만족 기준은 갈수록 향상되어 압축기의 능력 향상과 동시에 진동, 소음의 저감이 요구되고 자동차 업계에서는 연비 개선이 최대 관심사로 부각되어지고 특히, 소형화, 경량화가 강력히 진행될 수 밖에 없는 현실이 도래되고 있다. 따라서 압축기 ON-OFF가 연비 및 진동 소음에 크게 영향을 미침에 따라 이의 개선을 위한 W형 6실린더 압축기 탑재가 증가되는 추세라 할 수 있다.
본 연구에서는 냉방운전 시 가변용량방식의 압축기를 적용한 시스템 에어컨의 냉방능력과 증발기 및 응축기의 온도특성을 조사하기 위해 압축기 운전율(10가지)과 실내외 온도(16가지)의 변화에 따른 시스템의 운전특성을 실험적으로 조사하였다. 시스템의 운전특성은 칼로리미터를 이용하여 측정되었다. 냉방능력은 실외온도가 낮아질수록 실내온도가 증가할수록 더 큰 값을 그리고 압축기 운전율이 증가할수록 냉방능력은 선형적으로 증가하였다. 응축온도는 실외온도 변화에 증발온도는 실내온도 변화에 더 민감하였다. 또한 압력-엔탈피선도를 이용하여 사이클의 운전특성을 분석하였다.
최근들어 냉난방시스템의 변화로 인하여 오피스텔, 원룸 등의 신축 및 개보수 공사에 시스템에어컨 등의 시공이 활발해짐에 따라 기계설비공사업을 등록하지 않은 장비제조 또는 판매업체가 시공하는 현상이 많아지고 있다. 이에 따라 대한설비건설협회는 건교부에“시스템에어컨의 설치금액이 1천만원 이상인 경우 기계설비공사업을 등록하지 않은 자가 설치∙시공할 경우 처벌조항”에 대하여 질의한 결과, 건교부가“냉난방 등을 조립∙설치하는 공사는 기계설비공사업의 업무내용에 해당되는 것으로 이를 어길 경우 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처한다”는 회신을 보냈다. 시스템에어컨이란 건축물에 냉방 및 난방을 하기 위하여 건물의 냉∙난방 시스템을 건물에 설치하는 공조시스템으로 냉∙난방을 위한 에너지원으로 가스(LNG, LPG)를 사용하는 GHP(Gas Engine Heat Pump)와 전기를 에너지원으로 하는 EHP(Electric Heat Pump) 방식으로 구분된다. 시스템에어컨을 설치하기 위해서는 압축기에 해당하는 실외기를 건물 외부에 설치하고, 여러 가지 타입의 다수의 실내기를 실내에 설치한 후 냉매배관과 응축수 배관을 연결, 시공해야 한다. 따라서 이러한 공사는 건설산업기본법시행령 별표의 1의 기계설비공사업의 업무내용에 포함어 있다. 대한설비건설협회가 질의한 내용과 건교부의 회신 내용은 다음과 같다.
본 연구에서 R410A를 사용하는 멀티에어컨 시스템의 성능(성능계수, 용량, 소비전력 등)을 정상 상태에서 모사할 수 있는 Multi_Cycle이라 명명된 컴퓨터 모사 프로그램을 개발하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 검증하기 위해서 일련의 사례 연구를 수행하였으며, 이에 대해서 설명하였다. Mulli_Cycle은 실내기, 실외기, 압축기와 팽창 밸브 모사를 위한 부프로그램 및 냉매와 습공기의 열역학적 물성치와 전달 물성치 예측을 위한 부프로그램으로 구성되어있다. 멀티에어컨 사이클을 구성하고 있는 각 유닛의 복잡한 조자조건과 다양한 종류의 냉매를 고려해야 하는 멀티에어컨의 성능 분석시 Multi_Cycle의 사용은 많은 도움이 될 것이다. 나아가, Multi_Cycle은 멀티에어컨 시스템을 최적화하고, 경제적이고 효율적인 운전 조건을 확립하는데 매우 유용한 도구가 될 수 있을 것이다. Multi_Cycle의 주시뮬레이션 코드는 Digital Visual Fortran으로 프로그램 되었으며 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)는 Visual Basic으로 프로그램 되었다.
The purpose of this study is to evaluate the air diffusion performance of a range of indoor units for room airconditioners; the wall-mounted type, floor-standing type, and ceiling-mounted type. These types of units, which have been widely used in housing spaces, will be studied with respect to thermal comfort and the energy performance using CFD analysis. In this study, current air conditioning status and related problems in housing spaces are examined, and a CFD analysis is performed in order to compare and analyze the thermal comfort and energy efficiency across each type of indoor-unit using the PMV, ADPI, EUC and FCEI indexes. The analysis results collectively considering thermal comfort and energy performance indicated that the ceiling-mounted type 4-way indoor unit showed the best diffusion performance in terms of thermal comfort, and had the second best diffusion performance in terms of energy performance after the wall-mounted type under certain conditions.
Room Air Conditioner(이하 RAC) 실내기는 열교환기, Cross Flow Fan(이하 CFF), 곡률, Stabilizer(이하 STB) 등 여러 설계인자가 소음, 풍량 및 압력 등에 상호 복합적으로 연성(Coupled)되어 있어 각 인자가 성능에 미치는 영향을 정량적으로 밝혀 내기가 쉽지 않다. 따라서 RAC 실내기의 고성능 및 저소음화를 실현하기 위해서는 실내기를 구성하는 각 인자간의 상호 관련성 및 각 인자가 소음.성능 등에 미치는 영향을 체계적으로 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 설계인자중 소음 및 풍량에 민감한 영향을 주는 STB 위치 및 형상 등에 관하여 자세히 다루고자 한다. STB위치의 적절한 범위를 설정하기 위해 Laser Doppler Velicitimeter(이하 LDV)를 이용하여 곡률별 실내기 내부의 유속분포 및 속도 벡터를 측정하였고, CFF내부 Vortex의 정확한 위치를 찾아냈다. 또한 실내기 저소음화를 위한 소음원 규명 측면에서 실내기 내부의 난류도와 관련하여 속도 Fluctuation을 정의하고, 실험을 통해 구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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