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칠러
칠러(chiller)는 증기-압축 또는 흡수 냉동 사이클로 액체의 열을 제거하는 데 쓰는 기계이다.
칠러는 대규모 냉각시스템으로 액체 냉매를 사용하여 열을 제거하고 여러 대상물을 동시에 냉각하는데 사용된다. 이 시스템은 특히 건물, 공장, 병원, 호텔 등에서 중앙 냉각시스템으로 사용된다.
개요[편집]
일상 생활에서 쾌적한 온도 환경을 유지하기 위해 여름엔 에어컨, 겨울에는 온풍기를 사용하여 실내 온도를 조절하듯 산업현장ㅇ서도 다양한 목적을 가지고 온도 환경을 조성하는 경우가 많다. 온도를 조절하고 유지하기 위해서는 열을 흡수하고 방출하는 과정을 연속적으로 수행할 수 있는 냉동시스템을 구성해야 한다. 보통 냉동시스템은 사용 목적에 따라 장치 이름을 붙이며 예시로 냉장고, 냉동고, 칠러 등이 있다.
칠러(Chiller)는 영어 Chiller를 발음 그대로 읽어 붙여진 이름처럼 산업 공정에서 발생하는 열을 제거하기 위해 설계된 냉동장치이다. 일반적인 냉동시스템과 동일한 방식으로 냉매의 순환을 통해 물을 냉각시키고, 냉각된 물이 필요한 곳에 공급되어 열을 흡수하는 간접 냉각방식을 취한다. 필요에 따라 냉매가 직접 냉각할 대상을 냉각시키는 설계 방식을 취하기도 한다. 건물의 공조 상태를 제어하는 것과 일부 장치에서 반복적으로 발생되는 열원에 대한 냉각 제어는 냉각 용량 및 제어 규모면에서 차이가 있다. 따라서 칠러는 적용하는 환경에 따라 다양하게 형태로 구성될 수 있으며 사용 환경에 대한 이해를 반드시 필요로 한다.
기본 작동 원리[편집]
- 냉각수 생성: 증발기에서 냉매가 물이 가지고 있던 열을 흡수하여 증발되고 물은 냉각된다. 냉매는 저온 저압 가스상태로 압축기로 흡입된다.
- 압축: 압축기에서 냉매는 압축되고 고온, 고압의 기체 상태가 된다. 이 상태의 냉매는 응축기로 전달된다.
- 열 방출: 응축기에서 압축된 냉매가 공기 또는 냉각수에 의해 응축되면서 열을 방출한다. 이 과정에서 냉매는 액체 상태로 변한다. 고압 액화된 냉매는 팽창밸브로 전달된다.
- 팽창: 팽창밸브를 통해 냉매의 압력이 낮아지고, 다시 증발기로 돌아간다.
- 순환: 냉각된 물은 펌프를 통해 순환되어 필요한 곳으로 공급된다.
칠러의 종류[편집]
칠러의 종류는 크게 공랭식과 수랭식으로 나뉜다. 공랭식은 공기 중의 열을 이용해서 물을 차갑게 만드는 방식이고, 수랭식은 물을 이용해서 공기를 차갑게 만드는 방식이다. 둘 다 온도 조절을 하는 장치라는 점은 같지만, 온도 조절에 사용하는 물을 어떻게 식히는지에 대해서는 차이가 있다. 공랭식의 경우, 팬이 내장되어 있어 순환하는 물을 팬이 식혀주는 방식이다. 팬을 통해 외부 공기를 끌어들이고, 그 외부 공기로 온도가 상승한 물을 식히고, 그 물이 원하는 액체나 장치를 식히는 흐름이다. 에어컨의 원리를 떠올리면 공랭식 냉각장치의 원리를 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 또 다른 수냉식 냉각기는 말 그대로 물을 이용해 냉각하는 방식이다. 팬을 통해 외부 공기를 끌어들이는 것이 아니라 냉각용 물이 준비되어 있고, 그 물을 이용해 냉각을 하는 방식이다. 공기의 힘을 사용하느냐, 물의 힘을 사용하느냐의 차이가 있는 것이다.
둘 다 온도 조절이 가능하다는 공통점이 있기 때문에 칠러 유닛을 도입할 때 두 가지 방식 중 어느 방식을 이용할지 선택하게 된다. 예를 들어 공랭식 냉각기는 설치가 간단하고 비교적 순조롭게 도입할 수 있다. 반면 수냉식 칠러 유닛은 배관 등이 필요하지만 공냉식보다 냉각 효율이 좋고 성능 면에서도 우수하다. 두 방식 중 어떤 방식을 선택하느냐도 중요할 것이다.
주로 소형냉장고나 쇼케이스 같은 경우엔 공랭식을 많이 사용하고, 대형에어컨이나 산업용 공조시스템에서는 수랭식을 많이 사용한다
적용분야[편집]
칠러는 다양한 산업 분야에서 사용된다. 아래에 몇가지 사용 분야에 대해 서술한다. 이 외에도 열 제어가 필요한 여러 추가적인 응용 분야에 사용된다.
- 금속 가공 : 금속 가공 공정에서는 절삭 및 연마 중 발생하는 열을 효과적으로 제거해야 한다. 칠러는 CNC 기계 및 기타 금속 가공 장비의 온도를 조절하여 공구의 수명을 연장하고, 가공 정밀도를 높인다.
- 플라스틱 성형 : 플라스틱 성형 공정에서 칠러는 금형의 온도를 일정하게 유지하여 제품의 품질을 높이고 생산 속도를 개선한다. 금형의 냉각이 적절하게 이루어지지 않으면 제품 표면에 결함이 생기거나 치수가 불안정해질 수 있다.
- 반도체 제조 : 반도체 제조 공정에서는 고정밀 온도 제어가 필수적이다. 칠러는 웨이퍼 공정, 에칭, 증착 공정에서 발생하는 열을 제거하여 제품의 품질과 생산 효율을 향상시킨다.
- 전자 부품 테스트 : 전자 부품의 신뢰성과 내구성을 테스트하기 위해 다양한 온도 환경이 필요하다. 칠러는 고온 및 저온 테스트, 번인 테스트 등의 과정에서 온도를 정밀하게 제어한다.
- 의약품 제조 : 의약품 제조 과정에서는 엄격한 온도 관리가 필수적이다. 칠러는 반응기, 발효기, 정제 공정에서 온도를 제어하여 효능과 안전성을 보장한다.
- 생명과학 연구 : 생명과학 연구에서 세포 배양, 실험 장비 냉각, 샘플 저장 등에 사용된다. 정밀한 온도 제어를 통해 연구 결과의 신뢰성과 재현성을 높인다.
- 부품 제조 : 자동차 부품 제조 과정에서는 온도 관리를 통해 제품의 품질을 유지하고 생산 효율을 높인다. 칠러는 엔진 부품, 섀시, 전자 부품 제조에서 중요한 역할을 한다.
- 전기차 배터리 : 전기차 배터리의 성능과 안전성을 유지하기 위해서는 적절한 온도 관리가 필요하다. 칠러는 배터리 테스트 및 충전 시스템에서 필수적인 역할을 한다.
- 데이터 센터 : 데이터 센터에서는 서버와 네트워크 장비의 발열을 효과적으로 제어해야 한다. 칠러는 안정적인 운영을 위해 필수적인 장비이다.
- 항공우주 산업 : 항공기 부품 제조 및 시험 과정에서 발생하는 열을 관리하며, 항공기와 우주선의 전자 장비를 냉각한다.
동영상[편집]
참고자료[편집]
- 〈칠러〉, 《식품과학사전》
- 제이오텍, 〈칠러(냉각수공급장치)의 기본 원리와 제이오텍 칠러 제품 보기〉, 《네이버블로그》, 2024-06-17
- 오찬종 기자, 〈“열 받았지? 확 식혀줄게”…美 뚫은 LG전자, 데이터센터에 ‘칠러’ 공급〉, 《매일경제》, 2024-05-28
- 〈공냉식, 수냉식 칠러 차이 및 각각의 장단점〉, 《올리고 싶은거 올린다》
- 세상의 모든 지식, 〈칠러 유닛은 어떤 구조로 되어 있나요?〉, 《네이버 블로그》, 2024-07-06
같이 보기[편집]
