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공조란 무엇인가? 자동차 공조 기술이 ABS, 공기역학기술(aerodynamics), 디젤 엔진을 제치고 가장 혁신적인 자동차 기술로 평가 받았다는 사실을 알고 계십니까?
* 출처: 영국 공영 방송 Channel 4
자동차공조시스템의 사전적 의미는 차량의 난방, 환기, 냉방을 아우르는 시스템이며, 클라이마트로닉(climatronic) 즉, 지능형 공조시스템으로 부르기도 합니다. 명칭에서 알 수 있듯이 자동차공조는 차량 내부 환경을 쾌적하게 만드는 기술입니다. 역사상 최초의 에어컨은 빙판을 활용했으며, 이후 1902년 미국 기술자 윌리스 캐리어가 이를 전기 작동 방식으로 발전시켰습니다. 1939년, 캐리어의 혁신에 힘입어 GM에서 최초의 차량 실내 에어컨을 설치한 캐딜락을 선보였습니다. 이어 1953년에는 크라이슬러가 R22 냉매를 이용, 차량 트렁크에 설치가 가능한 에어컨을 개발했습니다. 오늘날 자동차 공조업계는 환경규제, 시장과 업계의 수요 변화, 고객의 높은 기대 수준이라는 세가지 측면에서 지속적인 도전을 받고 있습니다. 한온시스템의 탑승자의 쾌적함(Comfort), 친환경성(Eco-friendly), 그리고 연비(Efficiency)의 중요성을 인식하고 이를 주요 R&D 테마로 설정하여 이를 통해 더 나은 관련 기술과 제품 개발에 힘쓰고 있습니다.

Comfort Eco-friendly Fuel efficiency

공조란 무엇인가?

시스템 구성

자동차 공조 시스템은 응축기(Condenser), 압축기(Compressor), 증발기(Evaporator), 수액기(Receiver) 및 팽창장치(Expansion device) 등으로 구성되어 있습니다.
  • 응축기(Condenser)
  • 수액기(Receiver)
  • 증발기(Evaporator)
  • 팽창장치
    (Expansion device)
  • 압축기(Compressor)

공조 시스템의 역할

공조시스템의 핵심 기능

차량 밖의 신선한 공기를 차량 안으로 유입

차량 안의 공기를 HVAC 시스템을 거쳐 다시 차량 안으로 돌려 보내는 ‘재순환’ 기능

  • 오염된 공기를 정화하거나 불쾌한 악취를 제거
  • “쾌적함을 느끼는데 걸리는 시간’을 단축
  • 에너지 소비량 절감 및 효율 향상

히터 코어 또는 다른 난방 장치로 공기를 가열

증발기 및 냉매 버퍼로 공기를 냉각

냉각을 통한 제습 효과 후 원하는 쾌적한 온도로 재 가열 난방

공조 시스템의 작동

자동차공조시스템의 작동 원리

무엇보다 차량 실내를 빠른 시간 내 쾌적한 공간으로 만드는 것이 자동차공조시스템의 가장 큰 목적입니다. 열은 고온에서 저온의 한 방향으로 이동하기 때문에 공조시스템은 공기를 주변 온도 이하로 냉각시킴으로써 이러한 열 흐름을 인위적으로 생성합니다. 차량 안으로 유입된 공기를 냉각시키는 증기압축시스템(vapor compression system)은 위와 같이 공기의 흐름을 유도합니다. 이는 우리가 흔히 쓰는 냉장고의 작동원리와 비슷합니다.
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파워트레인 쿨링

파워트레인쿨링(Powertrain Cooling)이란?

파워트레인쿨링은 과열로 인한 엔진 손상을 막아주는 역할을 합니다. 내연엔진(Internal combustion engine, ICE)이 과열되는 것을 막기 위해서는 냉각수의 순환을 통해 엔진으로부터의 열을 흡수하고, 라디에이터를 통해 차량 외부로 열을 방출하게 됩니다. 이외에도 냉각이 필요한 파워트레인 장치 및 유체는 열을 주변으로 직접 방출하거나, 고온의 엔진냉각수 또는 저온의 냉각수 회로로 방출됩니다. 이후 고온의 냉각수는 HVAC 모듈의 히터 코어를 통과, 차량 내부로 열을 방출하여 실내 난방 효과를 얻게 됩니다.

파워트레인과 공조의 관계는?

파워트레인쿨링과 공조시스템의 구성이 갈수록 복잡해지고 기능이 다양해지면서 두 제품 간의 연관성도 커지고 있습니다. 승객의 쾌적함에 대한 관심, 연비 효율성과 배출 규제 강화 추세 역시 큰 요인으로 작용하고 있습니다.
열관리 시스템

열관리 시스템(Thermal Management System)이란?

열관리시스템은 한온시스템의 차별화된 자동차공조기술을 대표하는 개념으로, 공조와 파워트레인쿨링의 두 가지 주요 기능으로 구분됩니다.
전기자동차와 열관리시스템

전기자동차와 열관리 시스템의 연관성은?

전기가 작용할 때는 물체에 열을 유발하기 때문에 전기자동차의 전기 모터 역시 쉽게 가열될 수 있습니다. 이에 따라 전기 모터에 사용하는 다수의 자석은 온도 상승으로 기능에 손상을 입을 수 있기 때문에 모터가 과열되는 것을 막아주는 기능이 필요하게 됩니다. 열관리 시스템은 이와 같이 전기 모터의 과열을 막아주는 기능을 합니다.

전기 엔진은 리튬이온전지를 통해 그 과열 상태를 미리 알 수 있습니다. 리튬이온전지는 전해질 안에서 리튬 이온의 이동에 따라 충전 또는 방전이 이루어집니다. 전해질은 최적 온도를 벗어나게 되면 전도성이 떨어지게 됩니다. 이를 통해 엔진의 온도가 상승했다는 것을 미리 알 수 있습니다.

전기자동차의 난방 방식은?

전기자동차는 내연엔진에 비해 방출되는 열의 양은 적지만 마찬가지로 전기자동차의 모터, 인버터, 배터리도 냉방과 난방을 필요로 합니다. 또한 전기자동차는 내연엔진의 히터 대신 PTC 히터(Positive temperature coefficient), 히트 펌프(heat pump), 전기 히터로 난방을 하게 됩니다. 당사의 히트펌프시스템은 외부 컨덴서와 냉각장치를 이용하여 주변 열을 흡수하고 전기 작용에서 발생하는 폐열을 이용, 난방을 합니다.
첨단 열관리 시스템

한온시스템의 주력제품에 대해 더 알고 싶다면?

Air Conditioning System (=A/C System = 공조시스템):
최신 공조 시스템으로 쾌적함 제공
Multi-zone HVAC system – 차량 내에 최대 4구역까지 구역별 온도 제어 가능
Auxiliary HVAC module – 밴이나 SUV와 같은 대형 차량의 경우 뒷좌석의 쾌적함을 향상시켜주는 보조적 역할
Heat pump system – 전기 자동차에 적용되는 개량형 냉각 시스템으로부터 열을 흡수, 방출하는 에너지 효율이 뛰어난 방식 구현
Cabin air quality features − 차량 내 여과, 이온화 및 방향 기능 개선으로 승객의 건강과 차량 내 쾌적함 향상
ICE Thermal Management
별도의 냉각 장치를 위한 최적의 온도 조절 기능
자동변속기 오일,
고성능 모터용 엔진오일,
배기 성능이 뛰어난 배기가스재순환(EGR) 쿨러,
공기충전식 쿨러(공냉식 또는 수냉식 설계) 등을 사용
Electrified Vehicle Thermal
전기수소자동차의 새롭고 향상된 요건 충족
전기 모터 및 인버터용 저온 냉각제 회로
리튬 배터리 냉각의 활성화
차량 난방용 히트 펌프 시스템