제습기 와 에어컨

많은 사람들이 헷갈려 하는 부분이나 제습기와 에어컨을 동떨어진 기기로 본다. 하지만 둘은 매우 닮은 사촌이다.

에어컨의 원리

누구나 한번은 들어봤을 냉매라는 물질이 들어 있다. 듀퐁에서 개발한 이 물질이 사실 문제가 여러가지이다. 과거 1980년대에는 오존을 파괴한다는 사실이 밝혀져서 국가들이 모여서 규제하기로 했다. 그래서 조금 다른 성분으로 냉매를 만들었더니 이 냉매는 온실가스가 되었다. 이것도 나중에 밝혀졌지만. 사실 이 사실을 안 믿는 사람들이 많다. 주장 중 하나는 냉매는 비중이 공기보다 크니 저 대기권에 올라갈수 없다는 주장이였다. 그런데 미세한 양이 대기권에서 연속 반응으로 온실가스가 된다는 것이 발견되었다. 사실 나도 처음에는 비중의 차이로 온실가스가 된다는것을 믿지 못했다. 곧 연쇄 반응의 화학 반응을 보고 나서는 이해가 되었다. 아무튼이 화합물은 지구의 복사를 방해하는 물질은 맞다. 온실효과를 일으키는 물질은 이산화탄소만 있는건 아니다. 분자 단위의 화합물들은 이러한 성질을 가지고 있다. 제레미 레프킨이 엔트로피란 저서에서 말한 에너지의 무서움이 와닿는 부분이다. 

너무 많이 간것 같다. 에어컨의 냉매는 이러한 일을 하기 위해 만들어진 화합물질이다. 물도 냉매가 될 수 있다. 맞다. 비열등 조건이 경제성이 없어서 않쓰고 있을 뿐이다. 에어컨의 원리는 우리가 여름 오후에 마당에 물을 뿌리면 시원해지는 원리랑 아주 똑같다. 냉매가 액체상태에서 증발을 하는 과정에서 주위의 에너지 (열)을 뺏게된다. 이과정에서 열을 뺏는게 에어컨의 실내기이다. 에어컨 실내기를 보면 실내 공기가 빨려 들어가고 나오면서 차가운 공기가 된다. 실내의 원래 더운 공기의 에너지로 냉매를 증발시키면서 나오는 공기는 차가워 진다. 에너지를 어디에서 뺏다면 어디선가는 분출어야 한다. 이 열을 배출하는 부분이 실외기이다.

실내 공기에서 에너지를 뺏아서 실외로 배출한다. 이것이 원리이다. 열역학2법칙이란게 있다. 

“자연상태에서 열은 저온에서 고온으로 자연적으로 이동하지 않는다”

그래서 외부에서 일을 해주어야 한다. 우물에서 물을 길어 올리는거랑 같다. 손으로 줄을 당겨줘야 물을 우물밖으로 퍼는 것과 같다. 에어컨은 이일을 전기가 해준다. 압축기란 곳에 전기 에너지로 일을 시킨다. 이러면 결론은

실내기에서 뺏은 열+압축기 운전 전기=실외기에서 배출하는 열

눈치빠른 분은 ‘어라 실외기의 배출하는 열이 더 많네!’ 할것이다. 맞다!

우리가 실내에서 시원하게 보내는 만큼 대기중에 더 많은 에너지를 방출하는 것이다. 

조금 더 나가면 그 전기는 수만년 전에 묻힌 공룡과 식물의 탄소가 고압에서 변화한 그 화석연료를 또 다른 에너지로 캐내서 또 다른 일에 쓰고 있는 것이다. 제레미레프킨이 애기했던 엔트로피는 영원히 늘수 밖에는 없다. 엔트로피란 용어는 열역학 2법칙에서 나온 말이고 사실 어려운 개념이다. 요즘은 사회과학등 통념적으로 많이 쓰고는 있지만 그 본질은 대단히 과학적이고 심오하기 까지 하다. 

제습기

제습은 공학적으로 여러가지 방법이 있다. 우리가 집에 한대씩 가지고 있는 그 제습기는 냉매압축식 제습기이다. 이것 말고 무슨 제습기? 하겠지만

물먹는 하마도 제습기이다. 이런 물질을 이용한 제습을 화학적 제습기라고 한다. 집에 있는 물먹는 하마도 있고 공장에는 흡착식 제습기를 쓴다. 공정상의 습도가 높으면 않되는 공정들이 있다. 이때 사용하는게 흡착식 제습기이다.  제일 많이 사용하는 화학물질은 실리카겔이다. 양반김에 들어 있는 기 실리카겔 이 맞다. 우리는 양반김 포장지와 함께 쓰레기통으로 버리지만 실리카겔은 재생이 가능한 물질이다. 

조금 분야를 바꿔서 여러분이 열회수 환기장치에도 유사한 기술은 사용된다. 이 기술이 사용되는 환기장치는 극히 일부분이다. 왜냐면 지금 공동주택에 의무화되어 건설사들이 설치하는 환기장치의 열교환기는 펄프 재질이 대다수이다. 펄프 재질이란 종이이다.  제습에 사용하는 재질은 데시칸트라고 한다. 여기에도 역시 흡착물질이 사용된다. 흡착식 제습은 여기까지 하고 그만한다. 오늘은 압축기 제습기 (우리가 보는 흔한 제습기) 가 주제이기 때문이다.

냉매 압축식 제습기

구조적으로 제습기는 에어컨과 같다. 아니 왜? 하시겠지만 에어컨의 실내기와 실외기가 팬 하나로 운전되는 기기이다. 우리가 에어컨 실내기는 찬 바람이 나오고 실외기는 더운 바람이 나온다는건 이미 얘기했다. 제습기는 실내기와 실외기가 모두 팬 하나로 작동하는 기기이다!

제습기와 에어컨을 같이 쓰면 전기가 절약된다?

이런 제목의 유튜브를 본적이 있다. ‘십년동안 에어컨 설치한 기사가 공개한 어쩌구.. 제목이 유독 기억에 남는다. 이 글을 보면서 언젠가 한번 관련 글을 써보자 하다가 일년, 이년이 지난것 같다.

실내기에서 뺏은 열+압축기 운전 전기=실외기에서 배출하는 열

이 식을 다시 보자. 

실내기에서 뺏은 에너지 < 실외기 배출 에너지 

임은 당연하고,

실내기에서 뺏은 에너지 +30% = 실외기 배출 에너지

가 된다.

그럼 압축기의 일은 실내기 에너지의 30%인것이다. 그래서 에어컨의 효율은 3이 된다.

왜냐면, 

실내기 냉방 에너지

에어컨 효율 =  ——————————-

압축기  일

에어컨과 제습기를 같이 사용하면 에너지가 절약된다?그럴것 같지만 절대 그렇지 않다. 

에어컨을 먼저 틀면 제습기를 먼저 틀던 총합은 절대 줄지 않는다! 가 정답이다. 혹자가 이런 조합으로 절약을 했다고 주장을 한다면 둘중 하나의 효율이 월등히 높거나 실험방법이 엉망일것이다.  하지만 열적 쾌적감이 상승될 수는 있다. 인체가 느끼는 열적쾌적감은

온도 습도, 기류속도, 복사 온도의 조합으로 느끼는 정도이다. 전기료 고지서를 받고 후회말고 이런 조합은 시험할 필요도 없다!

에어컨을 켜면 습해진다?

과학적으론 아니다. 습도는 상대 습도와 절대 습도란게 있다. 에어컨을 사용하면 외부로 물이 빠져나가는걸 볼수 있다. 그 물이 수도꼭지에서 나온게 아니라 공기중의 수분이 응축 (액상) 되어 배출되는 것이다. 실내의 수분은 외부로 배출된다. 자 이러면 건조해진다는게 맞는 말이다. 그런데 상대 습도는 임의 온도의 공기가 포함할수 있는 수분의 양의 비율이다. 실내 온도가 떨어지면서 실제 물은 배출이 되지만 상대 습도는 올라갈수 있다. 이런 상황이 생길수 있는 조건은 다음과 같다.

실내 온도 27도, 상대 습도 60%라고 가정하자. 에어컨을 켜면 실내기의 바람의 상태는 16도 상대 습도 90%의 바람이 실내 온도 27도 상대습도 60%와 섞이게 된다. 실내의 단열이 되고 외부에서 유입되는 부하량이 없으면 즉 단열 상태이면 실내 공기는 점점 실내기의 출구 상태에 가까워 진다. 온도는 떨어지고 상대습도는 올라간다. 에어컨의 설정 온도를 높이던 타임머에 의해 간혈 가동을 하던가, 또 여유가 있으면 제습기까지 사용할수도 있다…. 하지만 환경을 생각해서 말리고 싶다.