라디에이터

주로 열을 방사시키는 기계 즉 방열기이다.

개요

방열 효율을 높이기 위해서는 냉각과 방열의 목적으로 한 매개체에서 다른 매개체로 열 에너지를 전달하는 데 쓰이는 열교환기이다. 대부분의 라디에이터는 자동차, 건물, 전자기기에 설치되어 있다. 라디에이터는 주변 환경을 따뜻하게 한다는 뜻에서 방열기, 난방기 등으로 불리기도 하지만 자동차, 비행기 등의 기관의 냉각기의 의미로도 쓰인다.건물 난방을 위한 라디에이터의 일종인 로마의 하이포코스트는 기원후 15년에 기술되었다. 가열식 라디에이터는 폴란드 태생의 러시아의 사업가 프란츠 산 갈리가 1855년부터 1857년 사이 상트페테르부르크에서 생활하면서 발명하였다.

냉각 장치

기관(엔진)을 가지고 있는 대부분의 장비에서 없어설 안 될 장비이다. 공냉 엔진의 경우 별도의 라디에이터 없이 헤드와 실린더 블럭의 냉각핀이 이 역할을 대신한다.[1] 예초기 엔진, 일부 오토바이 엔진 등. 다만 공냉 오토바이라도 배기량이나 출력이 일정 수준 이상일 경우 엔진오일용 라디에이터가 장착되므로 공냉엔진이라고 꼭 라디에이터가 없는 것도 아니다. 수냉엔진에도 디자인 상 냉각핀을 다는 경우가 없는 것도 아니다. 방열기(열을 내보내는 장비)라는 이름이 있음에도 현장에선 거의 라디에이터 혹은 일본어 발음인 라지에타로 부른다.엔진이 동력을 얻는 과정에는 폭발-배기 행정이 있다. 이 중 가스나 기름을 점화, 연소 시키는 폭발, 배기 행정 부분에서 발생되는 열은 점점 쌓일수록 주변 기기 손상, 화재 등 여러 문제를 발생시킨다. 이 온도를 낮추기 위해 엔진과 라디에이터 사이에 물펌프로 냉각수를 순환시켜 엔진의 열을 냉각수에 전이시킨 다음 라디에디터 내의 가는 관들로 보내 주행 중 발생되는 바람(주행풍)과 라디에이터 본체에 장착된 팬으로 냉각시키고 이걸 다시 엔진에 보냄으로써 장시간 사용이 가능하게 된다. 또한 자동차의 엔진이 뜨거워지면 공기의 밀도가 낮아지므로, 공기를 식혀 들어와 밀도를 높여 효율을 높여 주는 부가적인 효과도 존재한다.산업 현장이나 발전소 등에서 사용하는 엔진의 경우엔 이 냉각수에 전이한 열을 빼내는 방법으로 다른 냉각수를 사용하기도 한다. 즉 엔진의 열→냉각수→엔진의 냉각수를 식히는 다른 냉각수의 형태. 이 최종 냉각수는 자연에 방류하거나 기화시켜서 열을 방출하는 형태로 처리한다 전동 냉각팬이 달린 자동차의 경우 시동이 꺼져도 수온 센서가 일정량 이상 달아오르면 기계적으로 서모스탯이 열리고, 시스템적으로 라디에이터 팬이 알아서 돌아간다. 구식 후륜구동 차량이나 상용차, 디젤 차들은 엔진 동력으로 팬을 돌린다. 팬클러치형 냉각팬은 클러치 앞에 달린 바이메탈에 의해 회전수가 결정된다. 아니면 별도의 콘트롤러로 제어되기도 한다. 요즘 차들은 차량 형태나 구동 방식과 상관없이 모두 전동팬을 사용한다. 만약 팬이 안 돈다면 달아오른 열 때문에 주변 센서나 배관이 열에 의해 손상됨은 물론 화재까지 일어날 수 있으니, 팬이 멋대로 돌아간다고 고장으로 여기지 말고 오히려 연기가 팔팔 나는데도 안 돌아가면 팬의 퓨즈 단선, 혹은 전기장치 고장으로 여겨야 된다. 그리고 반대로 수온은 차가운데 서모스탯이 열려 있고 팬이 계속 도는 것도 문제가 된다. 엔진은 온도가 너무 낮아도 과냉상태가 되어 무리가 간다. 성능적인 면으로서는 열효율이 떨어져 출력 자체가 떨어지며, 기본적으로 전자분사방식은 냉간시 분사량이 조금 더 높게 설정되어 있다. 계속해서 방열이 되어 블럭과 헤드가 정상온도로 도달하지 못하면 낮은 열효율과 더 많은 연료소모, 이에 따른 퇴적물 생성 등이 단점이다. 아주 온도가 낮은 곳이 아니라면 과열에 비해 위험성 자체는 낮다. 시동을 걸고 정상적으로 냉각되는지 확인해 줘야 한다. 단 아무 조작 없이 공회전만 시켜 워터펌프가 냉각수를 잘 순환시키게끔만 해줘야 한다. 축전지와 이어져 시동이 꺼져도 돌아가는 팬과 달리 대부분의 워터펌프는 크랭크 축에 벨트로 연결되어 시동을 걸어 줘야만 돌아간다. 일부 차종은 전기 워터펌프가 달려 있다. 안 되면 냉각수가 새거나, 서모스탯이 고착되었거나, 전장장치, 워터펌프, 라디에이터에 이상이 생긴 거니 카센타로 견인하자. 너무 과냉각될 때도 해당될 수 있다. 또한 냉장고나 에어컨의 증발기나 응축기도 몇몇 차이를 빼면 이것과 구조적으로 비슷해 승용차용 자동차용 에어컨도 라디에이터와 세트로 붙어 있다. 물 대신 냉매가 순환하며, 응축기로 압축 및 냉각 팬 등으로 방열된 냉매를 증발기로 보내 그곳에서 기화시켜 냉매가 주변의 열을 머금으면 다시 응축기로 보내 방열한다. 컴퓨터용 쿨러에도 증기 체임버라는 이름으로 비슷한 게 들어가기도 한다. 컴퓨터의 쿨러에도 비슷한 것이 달려 있는 경우가 많으며, 이쪽은 공랭에 한하여 방열판이나 히트싱크라고 부르는 게 더 흔하다. 수랭의 경우에는 냉각수의 열을 식혀주는 라디에이터가 있다.

난방 장치

열을 방출시켜 열원을 식히는 구조이므로 열이 방출되는 곳이 실내라면 당연히 난방기구로도 활용될 수가 있다. 겨울철에 여기다 손쬐고 있으면 난로급 따뜻함을 느낄 수 있다. 보일러 등에서 나온 온수가 라디에이터를 지나면서 열을 방출하는 것. 중국에서는 놘치 독일에서는 하이쭝이라고 부른다.온수 파이프 대신 열선을 통해 열을 얻는 전기식 제품도 있으며, 이동이 간편하고, 전기가 있는 곳이라면 어디서든지 난방을 할 수 있다는 것이 강점.간편하지만 효율이 매우 낮은 것이 단점이다. 특히 대한민국의 겨울은 습도가 매우 낮아 라디에이터의 이러한 단점이 더욱 부각된다. 열효율은 온도차가 클수록 높고, 같은 효율이라도 단위시간당 높은 열용량을 가진 높은 질량 흐름를 가져야 더 많이 열교환이 된다. 비록 접촉 면적을 늘리긴 했지만 고온의 물이라고 해 봤자 섭씨 100도 정도, 스팀 역시 200도 근처에도 가지 못하며, 스팀인 경우는 온도차는 커져도 밀도가 낮아서 열용량이 떨어져 버린다. 좁은 방에선 효과를 크게 거둘 수 있지만, 넓은 곳에선 여러 대 설치해도 효과를 못 보는 경우가 대다수이다. 당장 5~10명 단위로 편성된 군부대 생활관 같은 곳에서는 페치카를 밀어내고 난방 방식의 대세가 되었지만, 이게 설치되어 있는 초중고 교실이나 대학교 강의실에서 수십 명이 앉아있는 채로 수업을 받아보면 충분히 이해할 수 있다. 선풍기 등으로 바람을 불어서 열을 퍼뜨리면 그나마 효율이 좀 높아진다.독일을 비롯한 유럽 지역에서는 매우 흔한 건물 난방 시스템으로 주거용 건물에도 마찬가지로 설치된다. 특히 세들어 사는 경우 난방비를 종량제로 내는 경우가 대부분이고 집집에 설치된 라디에이터의 조절 밸브마다 계량기가 설치되어 있는 경우가 많아서, 겨울에 마음놓고 틀다가 난방비 폭탄을 맞을 수 있기 때문에 시간에 맞춰 아껴서 틀고 대신 옷을 따뜻하게 입는다. 유럽권 외에는 중국 화북, 일본의 홋카이도 지역에서 라디에이터를 쉽게 볼 수 있다.한국 전통 난방 방식인 온돌 역시 일종의 라디에이터라고 할 수 있다. 온돌에서 직접 열기를 느끼는 전도 난방과 더불어 바닥 자체가 라디에이터 역할을 하여 대류 난방을 시키는 것이기 때문. 사실 1980년대까지는 아파트라도 침실에만 온돌을 깔았고, 거실에는 서구식 라디에이터를 설치하는 게 일반적이었다. 입식 생활을 유도하기 위한 목적도 있었지만 전통적인 공간 구성상으로도 거실은 방이 아니라 마당이나 대청마루의 변형이라고 보았던 이유도 있다. 그러다 보일러와 스탠드/천장 히터가 완전히 대중화되면서 라디에이터를 볼 수 있는 곳은 정말 없다. 가정집에서 라디에이터가 늦게 살아남았던 공간은 다름 아닌 욕실인데, 이마저도 리모델링 과정 등에서 없애는 추세이다. 군부대 생활관에서는 최근까지도 현역으로 사용되는 난방 방식이지만, 2010년대 이후에 신축하는 최신형 막사들은 처음부터 냉난방 겸용 시스템 에어컨을 설치하는 경우가 많다.라디에이터가 냉방에 사용되는 경우도 드물게 있다. 복사 냉방방식이라고 하는데 결로현상이 발생하기 때문에 라디에이터 표면온도를 보통 20에서 18도 이상으로 유지해야 하고 습도를 줄이기 위해 일반적인 에어컨이나 공기조화기를 동시에 사용해야 한다. 여름철 습도가 높은 국내에서는 더 찾아보기 어려운 방식이다.