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.
이 논문의 목적은 자동차 에어컨 가스 누설에 관련된 고장사례를 분석하고 고찰한 것이다. 첫 번째 사례는 냉매가 누설된 상태에서 에어컨 컴프레서가 계속 작동되었다. 이로 인해 에어컨 컴프레서 내부의 피스톤이 윤활부족으로 인해 피스톤이 부분적으로 에어컨 컴프레서 내부의 실린더에 소착되는 현상이 발생하였다. 이것이 엔진작동 중 부하를 증대시켜 엔진의 회전수 변동과 함께 엔진의 작동이 정지되는 현상이 발생된 것으로 확인되었다. 두 번째 사례는 에어컨 라인과 관련 시스템을 확인한 결과 에어컨 컴프레서에서 뒤쪽으로 가는 컨덴서 고압파이프에서 미세한 균열에 의해 에어컨 냉매 가스가 누설되는 것을 확인하였다. 세 번째 사례는 에어컨 컨덴서 핀 부에서 육안으로 확인하기 어려운 미세한 크랙에 의해 컨덴서 내부 안쪽에서 에어컨 가스가 미세하게 누설되는 것을 확인하였다. 따라서, 에어컨 시스템은 에어컨 냉매가스에 의해 자동차의 실내의 온도를 낮춰 공기조화를 하는 시스템이므로 최적의 상태를 유지할 수 있도록 철저한 관리를 하도록 하여야 한다.
자동차 에어컨&히터시스템 전문기업 한라공조, 첨단기술로 차 안의 자연을 디자인합니다. 한라공조는 자동차 공조분야의 독자적인 기술기반을 확보하여 세계 각국에 기술수출은 물론, 기술 및 품질수준에서 세계 일류기업으로 성장하고 있습니다. 날로 다양해지는 고객의 요구수준을 만족시키기 위해 한라공조는 대주주인 비스테온(Visteon)사와 상호기술 협력은 물론, 첨단기술 개발을 위한 독자연구소를 확보하여 끊임없이 그 가치를 높이고 있습니다. 고객 감동 실현을 위해 고객사와 신차를 개발하는 초기단계부터 정보를 공유하며 상호 긴밀한 협력관계 속에서 제품을 개발해 나가고 있습니다. 1986년 3월 11일 설립된 한라공조는 자동차용 에어컨&히터 시스템과 프론트 엔드 모듈(Front End Module), 컴프레서 (Compressor), 열교환기 등 차별화된 자동차 공조제품을 제조해 국내 자동차 산업발전에 크게 기여하고 있습니다. 한라공조는 첨단기술로 세계의 자연과 함께 숨쉬는 친환경 미래 기술을 개발하고 있습니다. 에너지 효율을 높이는 경량화 기술, 지구 환경 보호를 위한 신냉매시스템, 차세대 에너지 혁신을 위한 전기자동차용 에어컨 시스템 등으로 세상과 사람을 행복하게 하는 쾌적한 바람으로 고객감동을 실현하고 있습니다.
자동차 에어컨 냉매로 사용되어온 CFC-12는 1991년부터 1994년에 걸쳐 HFC 계열의 냉매인 R134a로 대체되었으며, R-134a는 현재자동차 에어컨 냉매로 널리 사용되고 있다. 그러나 R-134a는 지구온난화 지수(GWP)가 1,300으로 매우 높으며, 교토의정서에서 정한 6대 온실가스 중에 하나로 포함되어 누출량 관리 및 대체 냉매 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 자동차에서 배출되는 $non-CO_2$ 온실가스 배출량 산출을 위한 기초연구로 실차 상태에서의 에어컨 냉매 누출량을 분석하기 위하여 가변온도밀폐실(VT shed)과 Running loss test shed를 이용하여 R-134a의 농도변화를 측정하였다. 대상차종에 대한 주차상태에서 R-134a 누출량을 분석한 결과, 연간 누출량이 6.46~13.28 g/yr 수준으로 기존의 에어컨 시스템을 이용한 누출량 분석결과와 유사한 수준으로 분석되었다. 동일 모델 차량에 단일증발기를 적용한 차량과 이중증발기를 적용한 차량에 대해 냉매 누출량을 비교한 결과, 단일증발기로 구성된 에어컨이 적용된 차량에 비하여 이중증발기가 적용된 에어컨이 장착된 차량에서 누출량이 높게 나타났다. 이는 이중증발기 적용에 따라 에어컨 시스템 구성시 연결부위(호스, 접합부 등)가 추가되면서 해당 부위에서의 누출이 증가된 것으로 보인다. 또한, 차속별 R-134a 농도변화를 분석한 결과, 고속주행시(100 km/hr) 냉매 누출이 증가하였으며, 송풍량 증가에 따른 누출량 변화는 나타나지 않았다.
차량용 에어컨 시스템은 엔진의 가동(주행 또는 공회전)에 의해 발생되는 에너지를 이용하여 운전자가 원하는 차량 실내온도를 유지시켜주는 장치를 말한다. 이러한 기계식 에어컨 시스템의 작동은 엔진 구동력의 일부를 활용하고 있어 자동차의 연비와 큰 관련성 있다. 때문에 하절기 작업 대기시나 차량 내 야간취침 등이 빈번한 상용차량의 경우 운전자의 운행습관에 따라 연료 소비량이 증가하는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선하고자 대형 상용차량이 정차중인 무시동 기간에도 일정 온도의 유지가 가능 하도록 전력변환장치가 적용된 에어컨 시스템을 제안하였다.
This paper deals with the optimum high pressure control algorithm for a transcritical $CO_2$ mobile air-conditioning system with belt-driven compressor to achieve the maximum COP. The experiments were performed to find out the maximum COP conditions with various operating conditions. The experimental results showed that the COP was increased and then decreased with increase of the refrigerant high pressure for the system. Therefore the value of high pressure which has maximum COP could be selected. Furthermore, the strong (linear) relation between the optimum high pressure and the gas cooler outlet temperature was revealed, which suggests the use of a simple controller with only one parameter for the transcritical $CO_2$ cycle.
The $CO_2$ air conditioning system installed in fuel cell vehicles could be used either for stack cooling or for cabin cooling, and thus was used for the stack cooling when additional stack heat release was required over a fixed radiator capacity for high power generation. This study investigated the performance of the stack cooling system using $CO_2$ air conditioner at various operating conditions. Also, the heat releasing effectiveness and mutual interference were analyzed for the stack cooling system using an air conditioner and compared with the conventional radiator cooling system with/without cabin cooling. The heat release of the stack cooling system with the aid of $CO_2$ air conditioner increased up to 36% more than that of the conventional radiator cooling system with cabin cooling. Furthermore, the heat release of the stack cooling system using $CO_2$ air conditioner increased more by 7% than that of the conventional radiator cooling system without cabin cooling.
차량용 에어컨시스템은 그림2.1과 같이 온도제어를 위하여 각Door의 위치를 제어하고 있는데 현재 적용중인 위치제어 방법은 주로 접점식Encoder 및 전위차계(Potentiometer)를 사용하여 구현하고 있다. 이는 접점식Encoder 및 전위차계를 사용하여 Position Sensing을 하는 Servo 위치제어 System이나 접점식Encoder의 분해능이 낮아 임의위치 제어가 곤란하고, 전위차계의 저항 비선형 특성에 의하여 출력에 영향을 주게되므로 정밀위치제어가 어렵다. 또한, 에어컨시스템 제어를 위해 D.I.O(Direct In Out)제어방법을 적용하고 있어 시스템전체가 복잡하게 구성되는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 그림2.2와같이 자기저항(M.R센서)Type 엔코더를 사용하여 D.C Motor Actuator를 임의위치제어가 가능하게 하였고, 직렬통신(Serial Communication)방식을 사용하여 복잡한 시스템을 컴펙트하게 설계하여 차량용 에어컨에서 기존의 제어방법에 비하여 온도제어성 및 각토출구간 온도편차를 향상시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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