냉동기 압축기 고장과 관련하여 Part1.

[냉동기 매니아]

오늘은 압축기(콤프레샤)에 대해 몇가지 말씀드리겠습니다

언제나 그렇듯 반문, 반론 환영입니다.

냉동시스템은 크게 4대 요소로 구분됩니다. 응축, 팽창, 증발, 압축 과정이 바로 그것입니다. 그리고 각각의 구성 요소 중간에 이 4대 요소가 원할하게 작동하게 하는 보조요소들이 배치됩니다.

그리고 이런 냉동사이클을 연속적으로 이뤄주기 위해선 그 용량에 맞는 동력(파워)이 필요하게 됩니다.

참고로 냉동 시스템에서 냉매의 물성은 아래와 같이 이뤄집니다.

압축기출구에서 응축기 중간까지는 고온 고압의 기체 냉매, 응축기 중간부터 팽창밸브 입구까지는 중온 고압의 액체냉매, 팽창밸브 출구부터 증발기 후단까지는 저온 저압의 액체냉매, 증발기 출구에서 압축기 흡입구까지는 저온 저압의 기체 냉매로 이뤄집니다.

이 4대 요소는 완벽한 균형을 이루면서 냉동 사이클을 구성합니다. 어느 한쪽이 크거나 어느 한쪽이 작아지면 그 균형은 일그러지면서 냉동사이클은 무너져 버립니다(전문적인 내용이라 이에 대해 설명을 하자면 많은 지면을 할애해야 합니다. 하지만 균형이 무너지면 무너진다는 것쯤은 누구나 알 수 있을 것입니다)

예가 적합할지는 모르겠으나 이렇게 한번 예를 들어 보겠습니다.

25톤 화물차의 거대한 엔진을 가동하면서 티코에나 들어갈 사이즈의 라디에이터를 붙였다고 합시다. 딱 느끼기에도 먼가 엔진에 무리가 갈 것 같다는 생각이 들것입니다. 또 다른 예로 25톤 화물차에 티코 엔진을 얹었다고 합시다. 그냥 딱 느끼에도 뭔가 많이 부족하다는 생각이 들 것입니다.

어째튼 그중 압축행정을 위한 압축기는 냉동 시스템에 있어서 심장의 역할을 하는 중요한 장치입니다.

증발기(에바, 냉동탑 기준으로 보면 탑내부에 붙어 있는 장치)에서 증발된 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 압축하여 응축기(콘덴샤, 냉동탑 기준으로 보면 탑 외부에 붙어 있는 장치)로 보내는 역할을 합니다.

보다 자세한 이론적인 내용을 원하시면 개인적으로 쪽지 보내주세요

어째튼 이렇게 중요한 역할을 하는 압축기이지만 국내 냉동기들에는 그 적용을 제대로 하지 못해서 엄청난 고장을 야기 하고 있는 것으로 알고 있습니다.

적용을 제대로 하지 못한다고 과감하게 말했습니다. 그러나 불행하게도 사실입니다.

가장 큰 이유는 기본부터(냉동시스템의 아주 기본)부터 잘못되어 있는 것이며 두번째 이유는 제어를 전혀 하지 못하기 때문입니다(제어를 전혀 하지 못하는 부분에 대해서는 이 다음편에 한번 더 기재하겠습니다)

기본이 잘못되어 있다는 것(사실 이와 관련해서는 우리나라 차량용 냉동기 역사와 밀접한 관련이 있지만 여기선 논외로 하겠습니다)은 믿기 어려우시겠지만 뼈아픈 현실입니다.

가장 큰 예가 잘못된 냉매주입과 팽창밸브 전단의 컷오프 전자밸브의 부재, 팽창밸브의 역할(과열도 부분)에 대한 이해 부족입니다.

(그밖에 너무나도 많은 예가 있지만 다음에 기회되면 또 말씀드리겠습니다)

위에서 증발기 출구에서 압축기 흡입까지는 저온 저압의 기체 냉매로 이뤄진다고 분명히 말씀드렸습니다

(그냥 쉽게 생각해서 기체를 찍어 누르는 것하고 액체를 또는 고체를 찍어 누르는 것하고 어마어마한 동력의 차이는 둘째치고 충격의 차이는 어마어마 하리라 아실수 있을 것입니다)

냉동기 제조사들도 이쯤은 알고 있으리라 믿고 싶습니다. 그런데 왜 R404a 냉매를 액체 주입할 때 압축기로 때려 넣을까요? 냉동오일의 점성이 고체화 되는 것은 둘째치고라도 액체 냉매로 가득찬 압축기를 최초 기동하면서 왕복동 압축기의 경우 실린더, 밸브플레이트 등등에 일단 데미지 받고 시작하게 되는 것입니다.

간혹 이런 사람이 있겠습니다. '냉동게이지로 냉매를 주입할 때 이미 액체 냉매를 게이지 끝의 미세한 구멍으로 팽창시키면서 넣기 때문에 액체 상태가 아니라고'

이런 논리는 잘못된 논리입니다. 원칙대로 수액기로 냉매를 주입하면서 액면계(보통 수액기 연결 배관 근방에 있으며 배관 내부의 상태를 볼 수 있음)를 보고 있으면 액체가 쫄쫄 흘러다니는 것을 볼 수 있습니다.

이런 냉매 주입과 관련해서는 이전글(냉매에 대하여)에 이미 기재하였으니 여기까지만 하고 다음번에 좀 다른 포커스로 한번 더 말씀드리겠습니다.

국내의 기존 서브타입 냉동기를 사용해 보신 분들이라면 아마 아실 수 있으실 것입니다. 냉동기가 최초 시동되면 초반에 압축기 흡입라인이 싸악 얼어들어갔다가 조금 지나면서 녹기 시작하는 것을.. 그리고 대부분의 사람들이 그게 정상이야라고 말들합니다.

경험해 보신 분들이 많겠지만 위와 같은 냉동기들은 냉동기가 한참 가동되다 꺼지고 나서 탑 내부에 바로 들어가 보면 쏴아~ 하는 소리가 들리는 것을 알 수 있을 것입니다. 이게 뭔소리냐 ? 라고 물어보면 ' 아 이거 냉동기 균압되는 소리야' 라고들 할 것입니다.

부끄러운 이야기이지만 저도 예전에 그렇게 말하곤 했습니다.

위에서 응축기 중간부터 팽창밸브 전단까지는 중온 고압의 액체냉매라고 말씀드렸습니다. 이 냉매는 팽창밸브를 지나면서 작은 오리피스 구멍을 통해 저온 저압의 액체냉매로 바뀝니다. 그뒤 공랭식의 경우 강제 배기(증발기 휀의 역할)에 의해 탑내부의 에어가 증발기 사이를 지나가면서 열을 빼앗기고 저온 저압의 액체 냉매가 탑내부 에어의 열을 취득하면서 저압의 기체 냉매로 증발된 뒤 압축기로 들어가는 것입니다.

그런데 냉동기가 한참 가동되다가 정지되는 상태에서는 증발기 휀이 돌지 않고, 팽창밸브를 힘차게 통과하는 압력도 형성되지 않습니다. 이상태에서는 팽창밸브 전단의 액체냉매가 쫄쫄쫄 그대로 증발기로 흘러 들어가 고이게 됩니다. 그러다가 냉동기가 힘차게 재가동됨과 동시에 압축기로 물밀듯이 액체 상태 그대로 흘러들어가면서 증발을 하게 됩니다. 이 것 때문에 냉동기 가동시 압축기 흡입라인이 싸악 얼어들어오는 것이며 제가 그렇게도 그러면 안된다고 하는 압축기 흡입라인의 액체 주입이 되어 버리는 것입니다. 즉 냉동기를 키면서 일단 데미지 또 한번 먹고 시작하는 것입니다

팽창밸브 전단의 전자밸브(액관전자변, 리퀴드 전자변이라 합니다)가 이를 차단하는 역할을 합니다. 냉동기 꺼지면 액냉매가 증발기로 흘러들어가지 않도록 가둬놓는 역할을 하는 것입니다. 유명한 해외 업체들이나 머 멀리 갈것도 없이 가까이 국내 산업용 냉동기, 버스 에어콘, 철도에어콘 등등 한번 뜯어 보십시요 전자밸브가 존재하는지 안하는지.(심지어는 액냉매가 응축기 코일을 역류해서 압축기 토출구쪽으로도 흘러들어가지 않게 하기 위해 응축기 전단에 체크밸브(한방향으로 흘러가게 하는 밸브)를 다는 것도 기본으로 했을 것입니다)

압축기 흡입으로 액체냉매가 들어가지 않게 하는 방법중에 하나는 팽창밸브의 과열도 제어입니다. 팽창밸브는 단순히 압력만 떨어뜨리는 것이 아니라 액체냉매가 증발기를 넘어가지 않게 제어하는 역할도 합니다.(단순한 오리피스, 모세관, 정압식 팽챙밸브 등등 딱 정해진 운전조건에서 사용하는 것은 논외로 하겠습니다)

또한 이 과열도 제어는 그러면서 증발기를 최대한 활용하게 하는 제어를 합니다. 좀 전문적인 내용이라 나중에 다시 한번 말씀드리겠지만 과열도를 크게 가져가면 액체냉매가 압축기로 유입되지는 않으나 증발기 일부를 활용하지 못해서 온도가 안떨어지거나 증발기가 많이 얼어 버릴수 있고(요새 증발기-에바 가 많이 언다고 하는데 과연 사이클이 제대로 맞춰져 있는지 확인해 보고 싶네요) 반면에 증발기 활용에 너무 욕심부리게 되면 액체냉매가 증발기를 벗어나 압축기로 유입될 수 있는 위험한 상태가 되기 때문에 가장 최적의 활용상태를 맞추는 제어입니다.

그런데 팽창밸브의 과열도 제어는 둘째치고 원리조차 아는 사람들이 이쪽 업계에선 그닥 많지 않은 것 같습니다. 감지봉이 무슨 역할을 하는지, 균압관이 무슨 역할을 하는지, 스프링 조절 스크류가 무슨 역할을 하는지....

흥분해서 쓰다 보니 너무 장황하게 쓰고 있었습니다. 죄송합니다.

압축기 제어나 , 압축기 샤프트 씰 누설(요건 위에 내용과는 조금 다른 내용입니다), 기타 등등은 바로 다음편에 이어서 쓰겠습니다.

어째튼 실린더, 피스톤, 밸브플레이트 등등 압축기 소손과 관련한 원인은 거의 압축기 액냉매 유입과 관련있습니다.

그리고 거의 100% 압축기 제조사 결함보다 적용한 냉동기 제조사 결함이고 여러분들은 열심히 압축기 바꿀 것입니다.

설마 수리업체나 냉동기 제조업체에서 몇십에서 몇백씩 하는 압축기 교체 비용 벌려고 일부로 그러진 않으리라 믿습니다.

감사합니다

[요다]

장문의 자세하고 혜박하신 설명에 감탄이 절로납니다.
감사드립니다.

[view]

글 잘 보고 갑니다

[won2you]

많은 도움 됩니다.감사 합니다.

[웅이아빠]

존 글 감사 드립니다

[솔나무]

오늘 냉동기 점검갔었는데..
영하 15도까지 떨어지는데
1시간 30분 소요
근데 냉동기는 이상이 없다네요....
올여름 어떻게 보낼지..

[냉동기 매니아]

공탑에서 1시간 30분인지?, 적재물 싣고 1시간 30분인지?, 탑사이즈는 어케 되는지?, 냉동기 모델은 어케 되는지? 알수 있을까요?

[솔나무]

일 하느라고 이제서야 봤네요
공탑, 4.5축(kpp 14장 ), 50 입니다
여름에는 냉동제품 싣고 비슷한 상황입니다

[냉동기 매니아]

요즘 날씨 같으면 -15도 같으면 공탑기준으로 한다해도 한시간 이내로 되어야 할텐데요
화성 50DW가 정상적인 용량이라면 4.5톤 탑이라면 더욱더 ...
어째튼 냉동사이클이 안맞든 기계가 문제가 있든 정상은 아니네요
가까운 곳이라면 한번 봐드릴 수는 있는데 시간되시면 연락하세요 제가 있는 곳은 평택입니다
참고로 전 수리업자는 아닙니다

[솔나무]

너무 답답해서 하소연 하듯이 쓴글에 관심가져 주셔서 감사드립니다.
그곳을 지나갈 기회가 된다면 연락 드리겠습니다.