에어컨은 어떻게 실내 열을 밖으로 내보낼 수 있나요?

Question

열역학에서 냉동사이클을 배우는데, 냉매가 압축과 팽창을 반복하면서 실내 열을 흡수해 밖으로 내보낸다고 해요. 왜 이런 순환 과정으로 열을 낮은 온도에서 높은 온도로 옮길 수 있는 건지 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 감병주 전문가입니다.

에어컨이 실내의 열을 밖으로 내보낼 수 있는 원리가 궁금하신 모양이군요. 핵심은 압축기를 이용해 냉매의 압력과 온도를 바꾸면서 열이 자연스럽게 이동할 수 있는 조건과 환경을 만드는 데 있습니다.

우선 실내에서는 압력이 낮아진 냉매가 증발하면서 주변의 열을 흡수하고 그다음 압축기를 지나면서 냉매의 압력과 온도가 크게 올라갑니다. 이렇게 뜨거워진 냉매는 실외기에서 열을 바깥 공기로 내보낸 뒤 다시 액체가 되고 팽창밸브를 거치면서 온도가 낮아져 다시 실내로 돌아오게 됩니다.

한줄 요약하자면 냉매가 열을 운반하는 역할을 하는데 압축기와 팽창밸브가 냉매의 온도와 압력을 계속 바꿔 주면서 실내의 열을 실외로 옮기는 구조라고 이해하시면 될것 같습니다.

Answer 2

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

에어컨이 실내 열을 밖으로 내보내는 원리는 냉동사이클이라는 열역학 과정을 통해 이루어집니다. 먼저, 냉매라는 특수한 액체가 실내에서 증발하며 열을 흡수합니다.이때 냉매는 액체 상태에서 기체 상태로 변하면서 주위에서 열을 빼앗아 실내 온도를 낮춥니다. 증발한 냉매는 압축기에서 압축되어 온도와 압력이 높아지고, 고온 고압의 기체가 됩니다.

이 상태의 냉매는 응축기에서 외부 공기와 만나며 열을 방출하고 다시 액체로 변합니다. 즉, 냉매가 실내에서 흡수한 열을 밖으로 내보내는 것입니다. 이렇게 냉매는 압축과 팽창, 증발과 응축을 반복하며 열을 낮은 온도(실내)에서 높은 온도(실외)로 이동시키는 순환을 만듭니다.

왜 가능하냐 하면, 압축기가 기계적 에너지를 이용해 냉매 압력과 온도를 인위적으로 높임으로써, 자연적으로 열이 높은 곳에서 낮은 곳으로 가려는 성질에 반해 열을 반대로 이동시키는 힘을 만들어 내기 때문입니다. 이 과정을 통해 에어컨은 실내의 열ㅇ르 밖으로 효과적으로 내보낼수있습니다.