난방

난방(暖房)은 추위에 대항하고자 주변 온도를 올리는 일을 말한다. 반대로 실내온도를 내리는 것을 냉방이라고 표현한다.

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개요

난방은 실내공기 온도를 올리는 방식을 가리키며 온도를 올리는 방식에 따라 대류열 난방, 복사열 난방 방식이 있다.

대류열 난방은 열을 가진 유체(액체 또는 기체)가 고온 부분에서 저온 부분으로 이동하면서 난방을 실현하고 복사열 난방은 대류나 전도와 같은 과정을 통하지 않고 물체에서 방출하는 전자파가 다른 물체에 흡수되어 열로 바뀌는 방식으로 실현한다.

대류열 난방의 사례로는 실내에 모달불을 피우는 경우를 들수 있으며 복사열 난방은 난로, 라디에이터의 경우를 들수 있다.

난방을 추진하는 대상공간에 따라 건물난방과 이동공간 난방(예하면 자동차)으로 분류할 수 있다.

현재의 건물난방은 대부분 복사열 난방 방식을 적용하며 주로 보일러 난방, 라디에이터 난방이 있다. 이동공간 난방은 주로 온수식 히터, 히트펌프 난방 방식을 적용한다.

자동차 난방

□ 내연기관 자동차

내연기관 자동차의 난방 방식에는 온수방식, 배기 열 이용방식, 연소방식의 3가지가 있다.

온수식 히터 - 뜨거워진 엔진 냉각수를 열원으로 이용하여 난방을 실현하는 방식이며 주로 승용차, 대형 트럭 및 난방 요구가 높지 않은 버스에 사용된다. 온수방식은 기관 냉각수의 일부를 히터유닛으로 흘리어 냉각수가 배출하는 열량으로 유닛 내부의 공기를 올린 뒤 이것을 송풍기로 자동차 실내로 보내어 난방을 실현한다.

배기 열 이용방식 - 엔진 배기 시스템을 열원으로 사용하며 주로 공냉식 엔진을 탑재한 차에서 사용한다. 배기 열을 열 교환 장치에 보내 외부에서 유입 된 공기를 가열한 뒤 송풍기로 가열 된 공기를 자동차 실내로 전송하여 난방을 실현하는 방식이다.

연소식 난방 - 독립된 외부 연소기를 이용하여 차량 난방을 실현하는 방식이다. 열교환기로 공기 온도를 올리는 직접형 연소식 히터, 냉각수의 온도를 올려 이를 열원으로 공기온도를 올리는 간접형 연소식이 있다.

□ 전기자동차

PTC 히터 - 정 온도 계수(PTC, Positive Temperature Coefficient) 소재를 사용하여 고압 배터리팩의 전력으로 공기를 가열한 뒤 송풍기로 가열된 공기를 자동차 실내로 주입시켜 난방을 하는 방식이다. PTC 소재 특성상 온도가 올라가는 경우에 저항이 커지기에 전류의 흐름을 제어할 수 있으며 최적의 온도를 유지할 수 있다. 단 배터리 전력을 사용하면서 주행거리에 영향을 주는 문제를 갖고 있어 저중급 모델의 전기차에 많이 사용된다.

히트 펌프 캐빈 히터 - 증발기에서 냉매가 증발하는 과정에 주위의 열을 흡수하면서 기체로 된 뒤에 응축기에서 주위에 열을 방출하면서 액화상태로 돌아가는 냉동 사이클을 이용하여 방출된 열을 난방에 이용하는 방식이다. 냉동사이클을 작동시키는 장치를 히트펌프라고 하며 열을 저온부에서 고온부로 빨아올린다는 의미를 갖고 있다. 열원은 주변 공기이다.

히트 펌프 캐빈 히터는 PTC 히터 대비 열 효율에서 개선된 성능을 보여주며 단순한 주변 공기의 이용보다는 전장부품과 배터리 페열을 회수하여 난방에 활용하는 지속적인 개선과정에 있다.

참고자료

• 〈난방〉, 《나무위키》
• 〈현대·기아차가 개발한 전기차 '고효율 히트펌프 기술' 다른 브랜드도 앞다퉈 도입하는 이유는?〉, 《HMG 저널》, 2020-06-11
• ktech〈(KEIT 이슈리포트 09편) 전기자동차 공조 및 통합 열관리 기술 동향〉, 《네이버 블로그》, 2019-08-08
• 김종율 기자, 〈자동차의 공조 시스템, 그 원리에 대하여〉, 《오토모티브리포트》, 2017-05-29
• "Car heating system: how it works", TESTING AUDIT, 2020-03-15
• "Automobile air conditioning", Wikipedia
• "Exhaust heat recovery system", Wikipedia

같이 보기

• 난방기
• 냉방
• 냉방기
• 온도

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