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[알아봅시다] 에어컨 `인버터 기술`

상황 맞춰 냉난방 성능 조절… 에너지효율 향상 

이형근 기자 bass007@dt.co.kr | 입력: 2013-01-29 20:05
[2013년 01월 30일자 18면 기사]

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[알아봅시다] 에어컨 `인버터 기술`

회전수 제어ㆍ가변속도형 가동 방식
BLAC로 모터 최적화 3세대로 진화
1등급 제품 전기요금 절반으로 절약


현재 에어컨 시장에서 `인버터 기술'은 하나의 중요한 추세로 자리잡았습니다. 에어컨 대표 기업인 삼성전자, LG전자, 캐리어, 위니아만도를 비롯한 많은 기업들이 저마다 인버터 기술을 채택한 절전 제품을 출시하고, 이 제품들은 냉난방비 절약면에서 일반 제품보다 효율적으로 알려져 소비자들은 장기적인 안목으로 고효율의 인버터 제품을 선호하게 되었습니다. 인버터 기술은 무엇이며, 얼마만큼의 효율을 소비자들에게 가져다 줄까요.

일반 에어컨 제품과 인버터 에어컨은 힘을 조절할 수 있는지 여부로 구분할 수 있습니다. 일반제품은 고정속도형으로 가속 페달이 없는 자동차로 비유할 수 있는데, 이는 상황에 따라 유동적으로 속도 조절을 하기보다는 출발과 정지 밖에 모르는 자동차와 같이 힘을 조절하지 못하고 가동 여부만 조절이 가능합니다. 따라서 이런 고정속도형의 에어컨은 켜짐과 꺼짐을 반복하면서 실생활에서 불필요한 에너지 낭비를 하게 됩니다.

하지만 회전수제어형 또는 가변속도형의 인버터 에어컨 방식은 상황에 따라 가동 성능을 조절할 수 있습니다. 이는 가속페달로 다양하게 속도 조절이 가능한 자동차에 비유할 수 있는데, 도로 주행 흐름에 맞춰서 속도를 임의로 조절을 할 수 있고 브레이크를 밟을 필요가 없어 에너지 효율면에서 우수합니다.

기존까지 각 에어컨 업체들은 고급형 제품에만 인버터 기술을 적용했지만, 올해부터는 적용 대상을 보급형까지 확대하고 있습니다.

최근 에어컨 업계에 주요 이슈로 떠오른 `인버터 기술'은 어느 날 갑자기 등장한 신기술이 아닌 1, 2세대를 거쳐 이제 3세대까지 점점 진화해 온 기술입니다.

1세대 인버터는 AC 인버터 기술입니다. 냉장고나 에어컨, 세탁기 내부를 관찰해 보면 볼 수 있는 모터는 대부분은 유도전동기(IM Induction Motor)를 사용합니다. 유도 전동기는 교류(AC) 전기로 작동되기 때문에 AC 모터라고 하는데 이 1세대 인버터는 유도 전동기의 회전 속도를 가변하는 방식이며, 통칭해 AC 인버터라고 부릅니다. AC 인버터는 기술이 비교적 간단하고 튼튼하며 값이 저렴하지만 효율이 나빠서 현재는 사용되지 않는 기술입니다

2세대 인버터는 DC 인버터입니다. 전동기의 내부에서 철심으로 구성돼 회전하는 부품을 회전자(Rotor) 라고 부르는데 이것을 영구자석으로 대체한 고효율 전동기를 개발해, BLDC 전동기라고도 부릅니다. BLDC 전동기는 회전자에서 내부 발열이 나지 않기 때문에 효율이 유도 전동기보다 우수하고 특히 저부하(또는 부분부하)에서 효율이 월등합니다. 효율이 높은 BLDC 모터를 채택한 에어컨 제품은 `DC 인버터 에어컨'으로 부릅니다.

2세대 인버터 기술은 1990년대 일본에서 최초로 개발돼 인기를 끕니다. 1990년대 후반 유럽연합이 형성되고 EU를 중심으로 지구 온난화가 본격적으로 거론되기 시작하면서 환경과 에너지 절약에 대한 의식이 높은 유럽 시장에서 부각됩니다.

최근 에어컨 업체들이 탑재하는 인버터는 3세대 기술입니다. 3세대 제품은 벡터 제어 인버터 (BLAC)로 전동기에 입력되는 전류를 감지해 고속 연산을 통해 모터를 최적운전 시키는 기술입니다. 전동기 작동을 수학적 모델링을 통해 제어하는 기술로, 전동기의 속도나 토크, 효율과 같은 공학 특성들을 제어할 수 있고, 전동기 동작이 실시간으로 최적화되기 때문에 영구자석형 전동기가 발휘할 수 있는 최적의 효율점까지 운전이 가능합니다. 따라서 백터 제어 기술은 2세대 BLDC 보다 효율이 향상됨과 동시에 모터에서 발생하는 소음과 진동의 감소로 소비자에게 인기를 끕니다. 3세대 벡터 제어 기술은 2000년대 후반에 들어서 가전 업계에 채택되기 시작한 최첨단 신기술이어서, 현재 일부 가전업체들만 이 기술을 보유하고 있습니다

그렇다면 인버터 기술의 탑재로 어느 정도 전기세를 절약할 수 있을까요? 유병준 캐리어에어컨 연구소장은 "14.5kw(40평형) 기준으로 1등급과 5등급 에어컨 에너지 효율은 거의 2배 차이가 나기 때문 전기세 또한 2배 차이가 난다"며 "특히, 누진세를 고려하면 전기요금의 차이는 더 크게 날 것"이라고 말했습니다. 에너지 관리공단에 신고된 국가 공인 성적서 기준으로 14.5kw의 1등급 제품의 연간 총 전기 요금은 166만원이 나오지만 5등급의 제품의 경우 그 효율이 52% 포인트 떨어져 연간 전기 요금은 총 319만원이 나옵니다. 따라서 5등급 대신 1등급의 제품을 사용할 경우 연간 총 153만원의 전기료 절감 효과를 볼 수 있습니다.

이렇듯 인버터 기술이 에너지와 냉난방비 면에서 고효율을 보장하기 때문에 비록 초기 구매비용은 일반 제품보다 조금 높더라도 장기적인 관점에서 인버터 제품을 구매하는 것이 구매자들에게 합리적입니다.

이형근기자 bass007@

도움=캐리어에어컨
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