1. 에어컨의 핵심은 압축기
본인은 몸에 열이 많고 더위에 약하다. 날씨도 더운 것보다는 추운 걸 더 좋아한다. 추위는 뭔가를 더 껴입기만 하면 얼마든지 극복 가능한 반면, 더위를 극복하려면 장비를 가동해야 하고 에너지 소비가 필요하기 때문이다. (뭐 겨울에도 컴퓨터 키보드를 두드리기가 어려울 정도로 손이 시려울 때, 정전기가 생길 때, 얼굴 표면이 부르틀 때는 좀 불편하긴 하다만..)
집도 너무 덥기 때문에 여름방학 땐 개인적인 코딩이나 연구는 가능한 한 학교로 ‘피서’를 가서 진행하곤 했다. 산기슭이어서 그런지 아무래도 학교가 집보다는 훨씬 덜 더운 것 같다. 공공장소인 도서관이나 기껏해야 동아리 방 정도만 활용할 수 있는 학부생과는 달리, 대학원생은 자체 연구실이 있는 것도 좋다.
이런 특성상, 본인에게 여러 문명의 이기들 중에 열역학과 동력 기관의 산물인 에어컨은 정말 축복 중의 축복이 아닐 수 없다. 냉장고와 에어컨이 없던 시절에 사람들은 식품 보존과 더위 극복에 애로사항이 잔뜩 꽃폈을 것이다. 냉동 공학 분야에 종사하는 엔지니어들이 존경스럽게 느껴지는 순간이었다. 자동차 공학, 철도 차량 공학, 심지어 한글 공학만큼이나 냉동 공학도 있으며, 이건 엄연한 기계 공학의 한 분야이다. 그러니 오늘은 에어컨 이야기를 좀 집중적으로 늘어놓아 보겠다.
에어컨은 외부에 아무 영향도 안 끼치면서 혼자 곱게 주변의 온도를 낮춰 주는 요술상자가 아니다. 그 원리는 본질적으로 물이나 알코올이 증발하면서 주변을 시원하게 하는 것과 같다. 단지, 에어컨은 물보다 더 쉽게 액화나 기화가 되는 물질을 냉매로 쓰고 열전달이 순환이 가능한 구조를 갖춰 놓았다.
더운물과 찬물을 한데 섞으면 미지근한 물이 되지만, 미지근한 물이 저절로 더운물과 찬물로 바뀌는 일은 결코 발생하지 않는다. 에어컨은 저절로 발생하지 않는 그 일을 인위로 발생시키는 기계이다.
C++ 가상 함수만 해도 일반 함수에 비해 많은 성능 비용이 뒤따르듯, 세상에 공짜는 없다. 에어컨은 에너지 소모가 대단히 많은 걸로 악명이 높다. 송풍기나 방열기의 팬은 에어컨이 소모하는 전체 전력에서 차지하는 비중이 미미하며, 90% 이상은 냉매의 상태를 강제로 바꾸는 압축기가 차지한다. 그렇기 때문에 송풍기의 강약만 조절하는 건 에어컨의 전력 소모에 거의 영향을 끼치지 않는다. 온도의 높낮이와 실질적인 가동 시간이 더 중요하다.
압축이라는 게 간단하게 그냥 되는 작업이 아니기 때문에 에어컨에는 실외기라는 크고 무거운 물건이 필요하다. 에어컨의 진짜 ‘엔진’은 실외기인 것이다. 한쪽이 열을 잃었으면 다른 쪽이 열을 얻었다는 뜻이므로 그 열을 방출하려면 또 다른 의미에서 어차피 외부 통로가 필요하기도 하고 말이다.
구체적인 메커니즘은 난 잘 모르지만, 공기든 냉매든 압축은 조용히 진행 가능한 작업은 아닌지라 소음과 진동이 뒤따른다. 에어컨 실외기가 마냥 조용하게 동작하지 못하는 게 이 때문이다.
에어컨은 처음 등장했을 때는 기계값과 전기료 어디로 보나 두 말할 나위도 없이 초호화 사치품이었다. 그에 비해 오늘날 가정, 차량, 공공기관, 교통수단 등에 널리고 널린 에어컨을 보면 참 경이롭기 그지없다.
지하철을 생각해 보자면, 옛날에 197, 80년대엔 객실에 에어컨이 없었을 뿐만 아니라(천장에 선풍기만 달랑), 전동차의 동력 제어도 원시적인 저항 방식이었다. 제동을 걸 때 열이 바닥에서 솟아올랐으니 여름에 지하철은 완전 찜통 지옥철이 따로 없었을 것이다. 생각만 해도 아찔하다. 기술이 인류의 삶을 지금까지 정말 편하게 만들어 줬다.
2. 차량용 에어컨
차량용 에어컨은 송풍기는 배터리로 가동하더라도 압축기는 대놓고 엔진 힘을 끌어들여 가동한다. 내 차만 해도 에어컨을 켜거나 껐을 때 엔진룸으로부터 느껴지는 엔진음과 진동이 살짝 달라진다. 또한, 시동을 켰더라도 오랫동안 정차하고 있으면 냉기가 좀 약해지다가, 액셀을 밟아서 엔진 rpm이 증가하면 바람도 다시 차가워지는 경향이 있었다.
어디선가 언뜻 본 자료에 따르면 승용차용 에어컨만 해도 엔진 출력을 3~4마력 정도는 깎아 먹는다고 한다. 그렇다면 시동을 안 켠 on 상태일 때는 에어컨을 켜더라도 그냥 송풍기 바람만 나온다는 뜻인데 실제로 그런지 개인적으로는 확인을 못 해 봤다.
옛날에는 마치 자동 변속기만큼이나 아무 차에나 에어컨이 달린 게 아니었다. 그리고 저배기량 경차는 가격은 둘째치고라도 엔진 출력이 견디질 못해서 에어컨을 제대로 틀지 못하는 면이 있었다. 사람이 가득 탄 채로 에어컨 틀고 오르막을 오르면..?;; 또한 굳이 경차뿐만 아니라 대형 버스도 과거엔 엔진 출력이 충분치 못해서 에어컨을 달고 틀기가 부담스럽던 시절이 있었다고 들었다. 공간이 넓으니 에어컨도 용량이 꽤 커야 했을 테니까.
하지만 요즘 자동차는 종류를 불문하고 그렇게까지 약골이 아니다. 그렇기 때문에 굳이 더운데 차의 엔진과 연비를 걱정해서 그렇게까지 극단적으로 에어컨을 안 틀고 참을 필요까지는 없다.
20년쯤 전에 486/펜티엄급 골동품 컴퓨터에서는 128kbps짜리 평범한 MP3을 하나 재생하는 것만으로도 CPU 사용률이 10~20%대까지 치솟았으며 컴퓨터가 다른 데서 버벅댔다. MP3 디코딩은 계산량이 엄청난 연산이긴 하지만, 요즘 컴퓨터로는 그건 뭐 ‘껌’이지 않은가. 에어컨이 자동차에 끼치는 오버헤드도 그런 식으로 변하고 있는 셈이다. 다만, 내연 기관이 없이 아예 전기로만 달리는 자동차에는 에어컨의 가동이 꽤 난관으로 작용할 것 같다.
그래도 에어컨은 사무실에서는 선풍기와 달리 서류를 흩날리지 않으며, 음료수 비용이나 땀으로 인한 의복 세탁 비용, 매번 몸을 씻는 데 드는 비용을 아껴서 보이지 않는 곳에서 사람들의 작업 생산성을 은근히 향상시켜 준다. 또한 자동차에서는 창문을 열 필요를 없게 해 주니 공기 저항 면에서는 오히려 연료를 아껴 주기도 한다. 에어컨은 마냥 에너지를 처먹기만 하는 하마가 아닌 것이다.
올해 초에 별세하긴 했다만, 싱가포르의 독재(?) 대통령 리콴유는 사는 곳이 사는 곳이다 보니, 에어컨이 인류 역사상 최고의 발명품이라고 극찬을 하기도 했다. 에어컨이 한여름에 생산성과 능률의 향상으로 인해 가져오는 축복을 직감했던 것이다.
자동차가 전진뿐만 아니라 후진이 가능하듯, 에어컨에서 열 전달 방향을 반대로 바꿔 주면 냉방이 아니라 난방도 할 수 있다. 즉, 실내의 에어컨 송풍기에서는 더운 바람이 나오고 실외 송풍기에서는 찬 바람이 배출되는 것이다. 단지 그건 아무 쓰잘데기가 없는 짓이기 때문에 그렇게 하지 않을 뿐이다.
겨울에 난방을 하고 싶으면 그냥 난로를 때고 히터/보일러를 틀면 된다. 그러고 보니 히터도 전기로만 하는 게 아니라 석유를 때서 가동하는 경우가 많으나, 요즘은 기름값이 너무 비싸서 그마저도 올전기로 때우는 추세로 가고 있다.
자동차는 이 점에서 좀 여유가 있다. 엔진열이 자동으로 공급되니, 히터는 에어컨과 달리 엔진에 아무런 추가 오버헤드가 없이 공짜로 가동 가능하기 때문이다. 물론 이 역시 에어컨과 마찬가지로 시동이 켜져 있는 동안에 한정일 것이며, 전기 자동차는 아예 해당사항이 없다.
3. 습기 관리
자, 그럼 마지막으로 습기· 물기와 관련된 이야기를 하고 글을 맺겠다.
에어컨은 시원하기만 할 뿐만 아니라, 굳이 저온이 아니어도 습기가 싹 빠져 보송보송한 공기를 불어 준다. 그렇기 때문에 그냥 땡볕만 내리쬘 때보다, 비 오기 직전의 눅눅하고 후덥지근하고 불쾌지수가 최악인 상황에서 에어컨은 더욱 놀라운 성능을 발휘한다.
그러나 에어컨은 남은 건조하게 만들어 주지만 반대로 자기는 물기에 찌들려 산다.
냉매를 액화시키기 위해 냉각기 내부의 온도는 영하 몇십~수십 도까지 떨어진다. (우리가 원하는 실내 온도까지만 내려가는 게 아님) 그럼 주변의 공기는 견디지 못하고 습기가 다 이슬로 바뀐다. 겨우 5도가 될까말까인 냉수만 물병에다 가득 담아 놔도 장마철엔 병의 표면이 얼마 못 가 물기로 온통 축축해진다. 하물며 에어컨 내부는 어떻겠는지를 충분히 상상하고 공감할 수 있다.
오죽했으면 국정원 추리 퀴즈 시리즈에서는 이 원리를 소재로 사용한 적도 있었다. 물이 없는 상황에서 은 요일 요원은 에어컨을 가동한 뒤 냉각판에서 흘러나오는 물을 마시면서 1주일을 버텼다.
maintenance-free하고 청소가 필요 없이 선풍기처럼 오래 오래 쓰는 에어컨이 존재한다면 참 좋겠지만.. 현실의 에어컨은 그렇지 않다. 일단 외부 공기를 걸러 주는 필터를 주기적으로 청소해야 하고, 또 아까 거론한 냉각기의 냉각판도 별도로 청소가 필요하다. 업계에서는 일명 '에바'(EVAporator)라고 불리는 듯. 시간이 흐르면서 먼지가 쌓이기도 하거니와, 축축한 채로 바깥 공기를 받아들이는 일만 하다 보면 냉각판이 온갖 세균과 곰팡이의 온상이 되기 때문이다. 이것은 나중에 차내에 굳이 에어컨이 아닌 송풍기만 틀 때에도 지린내와 악취의 원흉 역할을 한다.
차라리 차가 실외 땡볕 아래에 주차돼 있다면 모를까, 그 상태로 눅눅한 지하 주차장에 장시간 주차되면.. 문제는 더욱 심각해진다.
이런 공기가 사람 건강에도 좋을 리가 없다. 사실 냉방병이라고 불리는 것도 안팎의 급격한 온도 변화로 인한 피로도 증가와 면역력 감소라기보다는 호흡기 질병에 더 가깝다는 자료도 어디선가 봤었다. 코로 코렁탕...은 아니고 먼지와 세균을 꾸역꾸역 들이켰는데 몸에 탈이 안 날 리가. 어차피 급격한 실내외 온도 차이 자체는 한겨울에도 만만찮게 경험하는데 굳이 여름에만 몸이 특이하게 탈이 날 이유가 없기 때문이다.
이 찌든 악취는 필터만 교체하거나 송풍구에 소독만 한다고 없어지지 않더라.
내 경험상 자동차 공업소에서는 잘 해 주지 않고, 전문적인 자동차 에어컨 출장 청소 업체를 불러서 해야 했다. 필터는 엔진오일의 주기와 비슷하게 교환하는 반면, 냉각판은 거기 있는 상태 그대로 조수석 쪽에서 통로를 낸 뒤, 세제를 발라서 세척을 했다. 거기를 세척해 줬더니 진짜로 냄새가 싹 없어졌다. 거기에 설마 무슨 동물 배설물이나 사체 급의 끔찍한 오염원-_-이 있기라도 한 건 아니었고 그냥 정말 오랫동안 청소를 안 해 줘서 평범한 오염원들이 누적된 거랬다.
본인이 궁금했던 것은 왜 에어컨 가동 없이 송풍기만 가동했을 때 악취가 나며, 에어컨을 가동하고 나고 잠시 지나면 냄새가 없어지느냐는 것이었다. 청소 기사에게서 설명을 듣긴 했는데 이 역시 이해가 잘 되지 않았다. 잘은 모르지만 (1) 악취를 내는 요소들은 온도가 낮을 때는 일시적으로 냄새를 일으키지 않으며, (2) 에어컨을 가동하지 않더라도 냉각판이 송풍기에 영향을 주기는 하는 것 같다. 왜 어째서 그런지는 본인에게 묻지 마시고... ^^
그래서 인터넷이나 자동차 정비소 직원의 공통된 조언으로는.. 목적지에 도착하기 n분쯤 전부터 에어컨을 끄고 송풍만 가동해서 냉각판의 습기를 좀 말리라는 것이었다. 그 n의 값은 2~3이나 5, 심지어 10 이상으로 사람마다 차이가 있었다.
실제로 고급 외제차는 시동이 꺼진 뒤에 자동으로 송풍기를 말리는 기능이 있는 경우도 있다고 하니 그게 실제로 효과가 있긴 한가 보다.
Posted by 사무엘
