에어컨 전기료 절감, 실외기를 시원하게하면 생기는 효과

본 게시물은 자료 조사와 분석을 바탕으로 실외기 커버의 효과에 대한 개인 견해를 피력한 내용이며 특정 상품을 폄훼하거나 판매를 방해할 의도가 없음을 밝힙니다.

이렇게 까지 길게 쓸 생각은 없었는데 클리앙에 올릴걸 감안하며 쓰다보니 증빙자료가 많아 졌네요.

덕분에 제 시간이 ㅠㅠ.. 그래도 궁금증을 해소하고 지식을 나눌수 있는것에 위안을 가져 봅니다.

정신없이 쓰다보니 문장이 어색하거나 용어의 통일(실외기, 콘덴서, 케이스, 커버 등)이 다소 미흡할 수 있습니다.

혹시 내용중 잘못된 부분이 있다면 지적 부탁드립니다

오늘은 에어컨 전기가 절약된다고 광고하는 실외기 커버에 대해 알아보고자 합니다.

"실외기 온도 낮추자 소모 전력 22% 줄어"

실외기 커버(차양막)를 직접적으로 언급하고 있진 않지만 화면에서 실외기 커버를 보여 주고 전문가의 견해를 곁들여 실외기 커버가 에너지 절감에 효과가 클 것으로 보일 수 있는 여지가 있습니다.

여기서, 큰 의문이 들지 않을 수 없습니다.

이렇게 에너지 효율 차이가 크다면 왜 에어컨 제조사에서는 비싸지도 않은 실외기 커버를 기본 옵션으로 제공하지 않는가?

이 질문에 대한 대답을 하려면 실외기 온도와 에너지 사용량과의 상관관계를 먼저 파악해야 합니다.

에어컨의 원리는 알고 계시듯 컴프레셔와 응축열/기화열을 이용하여 실내의 열을 빼내 실외로 내보내는 것입니다.

 실외기의 온도가 높으면 높을수록 5~6번 과정에서 온도가 높아져 아무래도 1번으로 가는 냉매의 온도가 높을 것이고

4번 컴프레셔에서 기화된 냉매의 온도가 높으면 액화시키는데 많은 일이 필요하여 COP(Coefficient Of Performance, 성능 계수, β로 표기)가 감소하여 전력 소모(W)가 늘어날 것으로 예상할 수 있습니다.

이는 열전달 효율을 이야기할 때 많이 사용되는 COP(Coefficient Of Performance, 성능 계수) 공식에서 확인할 수 있습니다.

COP가 클수록 효율이 좋다고 생각하시면 됩니다.

에어컨으로 생각하면 T1는 응축된 냉매의 온도, T2는 기화된 냉매의 온도입니다. 위 에어컨 원리 그림과 비교하여 다시 보시면 T1은 5번 온도 / T2는 1번 온도라고 보시면 되겠습니다.

다시 말해 냉방온도(T2)를 적당히 고정시킨다고 했을 때 5번의 온도(T1)가 낮아질수록 (실외기에서 열 방출이 잘될수록) 분모의 크기가 작아져 COP가 커지게(효율이 좋아지게) 됩니다.

그런데... 위 공식은 이론식일 뿐 막연히 좋아진다고 하다고 하면 실제 얼마나 좋아지는지 확인이 필요하겠죠?

실외기의 온도를 낮게 유지하는 것이 실제 전기절약에 큰 도움이 된다는 것을 이해하셨으리라 생각합니다.

그렇다면 지금까지 살펴본 내용을 통해 "실외기 커버를 사는 것이 전기절약에 도움이 되네!" 라는 결론을 내릴 수 있을까요?

아직은 이릅니다.

한 여름 땡볕 아래, 전원을 인가하지 않은 상황이라면 커버를 설치한 실외기의 온도가 훨씬 낮습니다. 빛 에너지에 의해 열을 많이 받게 되는 실외기는 당연히 뜨거워지게 되겠죠.

하지만 "실외기 껍데기가 실외기 방열판의 온도에 얼마나 많은 영향을 줄 수 있을 것인가?" 에 대해서 다시 생각해 봐야 합니다.

실외기 방열판은 강력한 팬에 의해 냉각되고 있습니다. 위에서 보셨듯 원활한 열 배출은 에너지 소비와 밀접한 관계가 있기 때문에 대부분의 실외기들은 꽤나 강력한 팬을 가지고 있습니다.

정확한 가정용 에어컨의 실외기 풍량을 찾을 수 없었지만 네이버 지식인에서 찾은 답변은 24평용 (9KW 냉방능력) 기준으로 60 큐빅미터/분 정도라고 하고 있습니다.

대강 1초에 1,000리터 정도의 공기가 흘러감을 알 수 있습니다. 보통 가정용은 6KW 급이기에 1/2로 생각해도 500리터/초 정도의 유량은 가진다고 추측해 볼 수 있습니다.

(다른 외국자료에서도 비슷한 수치가 있어 실제 실외기와 큰 차이가 없는 것으로 판단하였습니다.)

여러분이 선풍기를 강하게 틀고 선풍기 바람 속에 뜨거운 커피잔을 놓는다 가정하면 커피잔 위에 얼굴을 가까이 가져가도 커피의 열기를 느끼기 어렵습니다.

이는 대류현상으로 인해 열전달이 잘 되지 않기 때문인데요. 마찬가지로 실외기가 뜨겁다고 하더라도 실외기 방열판에 영향을 주기 위해서는 대류(공기 흐름) 방식으로 열을 전달해야 합니다.

열전달은 대류/전도/복사의 형태로 이뤄지는데 실외기 껍데기와 냉각핀은 물리적으로 접촉하고 있는 부분이 거의 없어 전도가 이루어지지 않을 것이고,

복사의 경우 온도 차이가 작은 경우 열전달이 거의 이루어지지 않는데 냉각핀의 온도도 대기보다 높기 때문에 복사 에너지도 거의 무시할 정도라고 추측됩니다.

대류의 경우 강제대류(높은 풍량)에 의해 열전달 계수가 굉장히 크게 되기 때문에 햇빛이 주는 부하는 크지 않을 것으로 예상할 수 있습니다.

정확하게 햇빛에 의한 영향을 계산하기 위해서는 실외기 열평형 온도 및 대류/전도/복사 에너지를 계산해 봐야 하나 자료 찾기도 어렵고 계산하나 마나 차이가 얼마 없을 것으로 예상되기에 선풍기 속의 커피잔 비유를 통해 계산은 생략하도록 하겠습니다.

하지만 이렇게 말만 늘어놓고 마치면 안 되겠죠?

열심히 서칭 해서 근거될만한 자료를 소개해 드립니다.

시간이 늦어지니 이런 생각이 드네요. 첨부터 논문이나 소개하고 끝낼걸 너무 장황하게 설명드려서 보시는 분 피곤하게 하고, 저는 저대로 시간 소비를 많이 하는 상황이 된 게 아닌가.... (또르륵)

결론만 요약해 드리면

 - 실외기만 가리는 것은 사실상 효과가 효과가 거의 없습니다.

 - 실외기 냉각팬이 생각보다 넓은 범위의 공기를 끌어와 그늘의 영향을 받지 않기 때문입니다.

아무래도 수치해석은 숫자놀음일 뿐이라 생각하실 수 있어 실험한 결과이자 위 블로그에서 인용한 Florida Solar Energy Center (FSEC)의 원문도 소개해 드립니다.

이것도 결론만 요약해 드리면

 - 3가지 실험으로 산출된 평균 전력 절감량은 0.1%+2.0% (제 생각에 0.1%±2.0%인데 웹페이지 표기상의 문제가 아닐까 싶습니다.)로 추정치가 불확실하며, 그늘이 실외기 유닛 주변 영역으로 제한될 때, 실외기에 그늘이 에너지 사용에 대해 통계적으로 일관된 감소를 제공한다는 결론을 내릴 수 없었다.

실험 시 환경 변인 통제가 제대로 안되고 측정도 제대로 안되어 결과를 완전히 신뢰할 수 없으나 자료의 Discussion 부분을 보면 작성자들도 예상했던 것과 달리 차이가 없었다는 점을 느낄 수 있었습니다.