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차내의 온도조절뿐 아니라 공기순환과 습도를 조절하고 공기를 맑게 한다.

푹푹찌는 3복더위의 숨막히는 고통스러움을 우리는 매년 여름마다 겪고 있어 익히 잘 알고 있다. 외기의 온도가 섭씨 30도 정도만 되어도 차내의 온도는 40도 안팎으로 높아져 한증막을 연상케 한다.
 

이럴 때면 운전자는 누구나가 냉방이 잘된 차를 몰고 싶어진다. 더위는 그 자체가 고통스러울 뿐만 아니라 자칫하면 운전환경이 나빠져 사고를 일으키는 원인이 되기도 한다.
 

이제 바야흐로 여름철로 접어들 무렵. 자동차의 에어컨은 어떤 원리로 가동되며 무엇이 중요한 것인가를 알아두는 것도 쾌적한 운전을 위해 필요할 듯하다.
 

먼저 자동차의 에어컨은 왜 필요한지 그 이유부터 확실히 알고 있어야 한다. 흔히 에어컨 하면 시원한 것만을 연상하는데 실은 온도조절 이외에도 차내의 공기순환조절 습도조절 공기청정 등의 목적을 달성하기 위해 자동차에 에어컨을 설치하는 것이다.
 

에어컨의 원리를 알기 쉽게 말하면 다음과 같다. 즉, 우리가 병원에 가서 주사를 맞게 될 때 주사놓을 자리에 알코올로 소독을 한다. 이 소독한 곳의 피부는 매우 시원함을 느끼게 된다. 왜냐 하면 피부에 바른 알코올이 증발하면서 피부의 열을 빼앗아 온도가 저하되기 때문이다.
 

에어컨도 이와 같은 원리를 이용한 것이다. 즉 알코올보다 더 빨리 증발하는 어떤 물체(이러한 물체를 냉매라고 한다)를 증발시킬 경우 이 냄새가 증발하면서 주위의 열을 빼앗아가므로 냉매가 증발하는 부분은 온도가 저하한다. 이 온도가 저하된 곳에 바람을 불어넣으면 이곳을 통과한 공기는 시원하게 되는 것이다.
 

보통 흔히 사용되는 에어컨용 냉매로서는 후레온(Fron) R12가 주로 사용된다. R-12는 '디콜로로 디훌로오로메탄'이라고도 부르는 무색·무취의 액체이다. 또 R12는 비중독성, 비부식성, 무자극성에다가 비화염성으로 상온에서는 매우 안정돼 있으며 비등점은 1기압 하에서 영하 29도로 매우 잘 비등된다.
 

그림1과 같이 액체 후레온이 들어있는 탱크에 밸브와 파이프를 연결하고 밸브를 조금만 열어 놓으면 후레온개스는 밸브를 통과하면서 기체로 된 후 대기중에 방출된다.
 

액체 후레온이 파이프를 통과하면서 기체로 될 때 파이프 주위의 열을 모두 빼앗아 버린다. 이로 인해 파이프 주위의 습기가 파이프의 표면에 얼어 붙게 되고 파이프의 온도는 급격히 저하된다.
 

이와 같이 냉매를 대기중에 방출하면 어느 정도의 시간이 지난 후에 냉매가 전부 소비되므로 더 이상 냉각이 이루어지지 않는다.
 

차량용 에어컨은 계속적인 냉방을 위해서 그림2와같이 증발개스를 회수한 후 압축기로 압축, 다시 액체를 만든 다음 탱크에 저장했다가 다시 증발시키는 연속적인 과정을 거치도록 하였다. 이러한 연속적인 과정을 냉동사이클이라고 한다.

냉동사이클과 에어컨의 구조

증발(evaporation)
수액기 내부에 있는 액체상태의 R12를 팽창밸브를 통하여 증발기내에서 기체로 증발시킨다. 이때 R12가 액체에서 기체로 증발하기 위해서는 증발 잠열이 필요하므로 증발기 주위(차실내)에서 열을 흡수한다. 그러므로 증발기 주위의 온도는 급격히 저공기를 빨아들여 증발기를 통과시킨 후 차실내로 순환시킨다. 차실내의 공기가 증발기를 통과할 때 온도가 급격히 저하되어 찬바람이 되므로 차실내의 온도가 저하된다.

압축(compression)
증발기에서 증발된 저온·저압의 R-12 기체는 압축기에 유입된 후 압축된다. 이로 인하여 R-12는 압축과 압축열에 의해 고온·고압의 개스 상태로 된다.

응축기(condenser)
압축기에서 온 고온·고압의 R12 개스를 엔진의 냉각팬을 이용하여 냉각시킨다. 이로 인하여 기체상태의 R-12는 액상의 R-12로 변화한다.

수액기(receiver)
응축기에서 온 냉매를 저장하며 냉매중의 불순물이나 습기를 제거한다. 수액기 내부에는 디시켄트(desiccant. 약병 속에 들어있는 제습제 실리카겔과 동일)가 들어 있다. 냉매는 디시켄트를 통과하면서 습기가 제거된다. 냉매중의 습기는 매우 해로우므로 반드시 제거되어야 한다.

팽창밸브(expansion valve)
수액기를 통과하여 습기와 불순물이 제거된 액상의 R-12는 팽창밸브의 작은 구멍을 통과하면서 압력이 급격히 감소한 후 증발기로 유입되어 증발하게 된다.
 

팽창밸브의 R-12가 분출되는 작은 구멍은 증발기 출구의 온도에 따라 자동적으로 구멍의 크기가 변화된다. 즉 증발기 출구에 설치된 온도감지밸브는 증발기에서 나오는 기체의 온도를 감지한 후, 온도가 너무 낮아지면 팽창밸브를 닫아 냉매의 분출량을 적게 하고, 온도가 상승하면 냉매의 분출량이 많아지도록 구멍을 열어준다. 이로 인하여 증발기의 온도가 일정하게 유지되므로 성애가 끼거나 얼어붙는 일이없다.
 

에어컨의 취급요령
 

에어컨은 시원한 바람을 잘 만들어 내는 것이 주목적이나 때때로 시원한 찬바람이 잘 나오지 않는 경우가 있다. 이러한 경우의 대부분은 에어컨 내에 들어있는 냉매에 의하여 흔히 발생한다.
 

에어컨 내부에 주입한 냉매가 빠져나가 냉매의 양이 부족하거나 또는 냉매중에 습기나 불순물이 침입하여 팽창밸브가 얼어붙거나 막히는 경우가 흔하다. 특히 냉매의 주입량은 에어컨의 성능에 큰 영향을 준다.
 

냉매의 양을 간단히 판단하는 방법으로는 수액기 상부에 있는 사이트 그라스(sight glass)를 보면 손쉽게 알 수 있다. 즉 창문을 모두 열어 놓은 다음 에어콘 송풍기를 최대로 돌리면서 사이트 그라스를 주시한다.
 

엔진이 공회전 상태일 때 사이트 그라스에 투명한 약간의 기포의 흐름이 있다가 엔진회전수를 증가시키면 기포가 없어지는 것을 볼 수 있다. 냉매의 양이 알맞는 경우이다.
 

또한 그림3과 같이 기포가 너무 많거나 전혀 없어도 냉매가 없거나 냉매의 주입량이 너무 많은 경우이므로 전문적으로 수리하는 곳에서 점검과 수리를 받아야 한다.