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항공기 공기조화시스템의 열교환기에 부착물 생성과 정전여과방식 적용 기술동향

전문가 제언: ○ 가정이나 사무실에서 에어컨을 사용할 때 실내 분진 및 오염물이 열교환기 표면에 퇴적하여 부착물(fouling)이 생성되며, 그 때문에 냉방능력이 감소하고 에너지소모가 증가하는 문제가 자주 발생한다. 또한 최근항공 분야에서 정상적 조건으로 운항할 경우에도 공기조화시스템의 과열이 항공기 고장을 일으키고 항공기 신뢰성에 악영향을 미치는 경우가 발생한다.

○ 대형여객기에는 승객의 안락한 여행을 보장하기 위하여 환경제어시스템(ECS, Environmental Control System)을 운용한다. ECS의 부품인 공기조화장치의 열교환기에 입자상물질(PM, Particulate Matter)이 부착하면 열교환기의 열성능이 약화되고, 입자가 과다하게 부착되면 과열현상이 발생한다. 항공기 팩(aircraft pack)의 온도가 허용온도 이상으로 올라가면 과열 팩에 손상이나 화재가 발생하기 때문에 대기 입자상물질이 항공기 열교환기에 부착하는 것을 예방하기 위한 대책으로 정전여과장치를 적용하고 있다.

○ GE Water사는 열교환기 효율의 상업적 영향에 대해 분석용 소프트웨어 CHeX를 사용하여 열교환기 효율을 예측하였다. 그 결과 미국 열교환기 부착물 분야에서 1985년 데이터 기준으로 연간 약 100억 달러의 비용을 지출하였다. 오래 전의 데이터이지만 부착물의 영향이 지대한 점을 감안하여 열교환기 부착물을 효율적으로 관리할 필요가 있다.

○ 입자상물질의 부착물 생성은 유체 중에 부유되어 있는 매우 작은 고체입자가 열교환기 표면에 축적되어 발생한다. 열교환기의 공기 측 부착물 생성은 적용 공간, 사용시간, 핀의 형상 및 재질 등 변수에 따라 그 특성이 다르게 나타나고 열교환기의 가스 측 부착물 생성은 시간에 따른 부착물 생성의 진행과 열저항의 변화에 대한 상관관계로 표현된다. 우리도 항공기기술 자립 시점에 맞추어 부착물의 생성억제 기술개발을 통해 항공기 운항 안전을 도모할 필요가 있다.

저자: S. Wright , G. Andrews , H. Sabir
자료유형: 학술정보