공조냉동기계기술사 131회, 문제풀이, 액백(Liquid Back)의 원인과 방지방법에 대하여 설명하시오.

 

도도한 쭌냥이

 

 

1. 글을 시작하며

안녕하세요. 글 쓰는 아빠 도도한 쭌냥이입니다. 

에어컨에 문제가 발생해서 장비를 확인해 보면 압축기의 진동, 증발기 출구 측의 결빙 등의 문제를 접하게 됩니다. 냉매가 액상으로 압축기로 유입되면서 발생하는 현상입니다. 이런 현상을 액백 (Liquid Back) 또는 floodback 또는 액압축이라고 하는데 자세히 알아보도록 하겠습니다. 

 

2. 액백이란?

증발기에서 증발한 기체상태의 냉매가 압축기로 유입된 후 고온고압으로 압축되어 응축기로 이동하는 것이 정상적인 냉매 system의 상태입니다. 하지만 증발기에서 완전히 증발하지 못한 냉매가 액상으로 압축기로 유입되어 문제를 발생시키는 경우가 있는데 이 현상을 액백이라고 합니다. 

 

 

3. 액백의 원인

• 증발기 착상

증발기 표면에 착상이 생기면서 공급 풍량이 급격히 감소하게 되고 이에 따라 냉방 또는 냉동 부하량도 급격히 감소하게 됩니다. 이렬 경우, 냉매가 완전히 증발하지 못하고 액상으로 압축기 측에 유입됩니다. 

 

• 냉매 과충전

냉방 또는 냉동 시스템에 냉매가 과충전 될 경우, 부하 측과 열교환 할 수 있는 시간이 부족하게 됩니다. 즉, 일정량의 냉매가 바이패스 되면서 액체 냉매가 압축기로 유입됩니다. 

 

• 팽창밸브의 고장 또는 잘못 조정된 팽창밸브

팽창밸브는 냉매 유량을 조절하는 기능을 하는 주요 구성품입니다. 하지만 팽창밸브 내부의 오리피스 부분이 고장 나거나 잘못 조정되면서 유로가 확장되어 냉매 유량이 설계 능력보다 많이 흐르게 될 수 있으며, 이로 인하여 액백 현상이 발생할 수 있습니다. 

 

• 냉매 이동

냉방 또는 냉동 시스템을 정지하면 냉매는 시스템 내에서 압력이 낮은 증발기와 압축기 쪽으로 이동하게 됩니다. 냉매가 모인 곳에는 냉동유도 함께 모이기게 되고, 냉매는 냉동유보다 무겁기 때문에 냉동유 아래에 가라앉은 상태가 됩니다. 시스템을 다시 가동하면 냉동유 아래 가라앉아 있던 냉매가 기화하면서 오일 포밍 현상이 발생하고 오일 입자가 압축기 측으로 이동하여 쌓이면서 액백 현상이 발생하게 됩니다. 

 

• 기타 

위 원인들 외에도 다양한 원인들이 있습니다. 시스템 운전 조건이 급격하게 변경될 경우 발생할 수 있습니다. 특히, 히트펌프가 냉방 사이클에서 제상 사이클로 변경될 때 액백이 발생할 수 있습니다. 그리고 시스템이 정지한 상태에서 낮은 외기 온도로 인하여 압축기 측에 모인 냉매가 응축되어 있다가 재 가동 시 압축기 실린더로 액이 넘어가면서 액백 현상이 발생합니다. 

 

 

4. 해소방법

해소방법은 간단하며 아래와 같습니다. 

• 증발기의 냉방 또는 냉동부하를 급격하게 변화시키지 않습니다. 
• 냉매를 적정 수준으로 충전합니다. 
• 팽창밸브 상태를 점검합니다. 
• 압축기 근처에 히터를 설치하여 시스템 가동 시 액냉매가 압축기 크랭크로 유입되지 않도록 합니다.
• 증발기와 압축기 사이에 액분리기(Accumulator)를 설치합니다. 
• 펌프다운 제어를 하여 시스템의 냉매를 안전한 곳으로 포집합니다.

 

5. 글을 마치며

액백 현상이 발생하면 시스템 능력과 효율이 저하하고 중요 부품인 압축기가 파손될 수 있습니다. 증발기 부하를 관리하고 장치 상태를 주기적으로 점검하여 액백 현상이 발생하지 않도록 관리하는 것이 중요합니다.

 

매번 글을 작성하는데 기술사 공부가 무척 어렵다는 생각이 듭니다. 머리로 알고 있던 내용을 글로 정리하려 하니 마음처럼 잘 되지 않습니다. 많은 응원 부탁 드립니다. 

 

이상으로 글을 마치도록 하겠습니다. 

 

도도한 쭌냥이