[생활 공조, 냉동 가전 분석 시리즈] LG 휘센 제습기 (2021년 판매)

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서론

오늘은 LG전자 제품 중 휘센 제습기에 대해서 LG전자 홈페이지에 명시된 내용을 기반으로 간단하게 공학적으로 분석해보고자 합니다.

 

모델명은 제습능력 16L, 20L에 따라서 DQ160P, DQ200P 입니다. (뒤에 GAA 혹은 BBC 등이 모델명에 따라 붙는데 이는 색상에 따른 모델명입니다. ) 

LG전자 휘센 제습기 (LG전자 공식 홈페이지 발췌) 

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본론

 

[제습 원리] 

상용화된 제습의 방법에는 크게 응축 제습과 데시컨트 제습 2가지가 있는데요. 

 

응축 제습은 에어컨과 원리가 똑같습니다. 

응축제습은 여름철 차가운 얼음컵에 물방울이 맺히는 것과 동일한 원리로 생각하시면 됩니다. 

 

습한 공기가 차가운 얼음컵에 의해 냉각이 되어서 물을 배출하여, 컵에 물방울이 생기는 것이죠. 

얼음컵 주변의 공기는 적지만 제습이 된 것입니다. 

 

습공기선도로 보자면 아래와 같습니다. 

습공기선도에서 실내 공기가 제습되는 경로 (Room air, RA -> Supply air, SA)

x축이 온도, y축이 절대습도인 습공기선도이고, 히트펌프의 증발기에서 열을 흡수당해 공기의 온도가 차가워집니다. 

원래는 온도만 낮아져야 해서 수평적으로 왼쪽으로 상태가 이동되어야 하지만, 수증기가 포화 상태가 되어 물을 저장할 수 있는 양이 줄어들면서 냉각이 되기 떄문에 공기가 저장할 수 있는 포화 상태보다 많은 양의 수분은 외부로 배출이 됩니다. 

 

[뜨거운 바람은 왜 나와요?]

응축 제습을 위해서는 냉매를 사용하는 히트펌프를 사용을 하는데, 냉매가 증발기에서 열을 흡수하면서 기체가 되고, 응축기에서 열을 방출하면서 다시 액체가 되는 과정을 반복합니다. 

 

즉, 증발기에서 제습하느라 공기 냉각하면서 먹은 열을 응축기에서 버리는거죠. 

에어컨의 경우 실외기에 응축기가 있어서 밖으로 열을 버리는데, 제습기는 응축기, 증발기가 같은 기기에 있고 열 방출도 그냥 실내로 합니다. 아무래도.. 실외기 설치 작업과 같은 번거로운 부분을 위해서 뜨거운 바람이 실내에서 발생하는 것을 포기한거죠. 

 

왜냐면 목적이 '제습'이지 '냉방'은 아니니까요. 

(사실 제습기, 에어컨 둘 다 기계적으로는 80% 이상 똑같은데, 운전 조건과 설치 위치 등만 살짝 다르게 해서 제습에 특화했냐 냉방에 특화했냐 차이입니다. )

 

아무튼 그래서 뜨거운 바람이 나옵니다. 

 

그러면 데시컨트 제습은 열이 안나오냐? 하면은 그렇지 않습니다. 

데시컨트 제습기에 대해서는 나중에 다루어보겠습니다. 

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[Technical specification/ 성능 스펙]

LG 휘센제습기는 듀얼 인버터를 쓰는 응축제습 원리 기반 제습기입니다. 

제습 용량에 따라 16L/ 20L 모델이 있습니다. 스펙은 다음과 같습니다. 

 

	16 L 모델	20 L 모델
KWh 당 제습량 (제습효율)	3.2 L/kWh	2.81 L/kWh
쾌속 제습시 소비전력	215 W	333 W
저소음 제습시 소비전력	149.4 W	136.9 W
적정 사용 면적	66 m^2	83 m^2
허용 수조용량 (실제 수조용량)	3.5 L (4.0 L)	4.2 L (5 L)
가격	500,500 원	651,000 원
*제습능력은 27도씨, 상대습도 60% 기준 하루동안 제습 가능한 용량을 의미하며, 수조 크기와 무관

[듀얼 인버터]

또한 듀얼 인버터란 정확히는 '듀얼 인버터 컴프레서'를 의미합니다. 

실린더가 1개인 기존 컴프레서와 달리 냉매를 압축하는 실린더가 2개로 효율을 늘리고 소음은 줄일 수 있는 방법이죠. 

 

LG전자 사업부의 핵심 원천기술 중 하나로 에어컨에도 사용되고 있습니다. 

 

공기조화시스템의 제어 방법에는 크게 정속형 제어봐 변속형 제어가 있는데, 정속형 제어는 간단하지만 효율이 떨어질 수 있는 On/Off 방식, Binary control로 불립니다. 

 

히트펌프로 예를 들면, 

정속형 제어는 실내 공기 온도 set 값을 24도로 설정하였을 때, 30도였던 공기가 냉각되면서 22도가 되면 컴프레서가 꺼지는 방식입니다. 그러다가 다시 실내가 더워져서 예를 들어 26도가 되었다고 하면 컴프레서가 켜지면서 냉방을 다시 시작합니다. 

(위 예시에서는 on/off  조절감도를 2도로 설정한 예입니다.) 

 

변속형 제어는 실내 공기 온도 set 값을 24도로 설정하였을 때, 30도였던 공기가 처음에는 최대 속도로 운전되는 컴프레서에 의해 빠르게 냉각되다가 실내온도가 목표 온도에 다가갈 수록 컴프레서의 회전수가 감소합니다. 따라서 서서히 냉각되다가 set 값에 실내 공기 온도가 거의 다다르면 최저속도로 운전을 합니다. 즉 컴프레서의 회전수가 제어가 가능합니다. 

실내 온도 변화 예시 : 정속형 제어 (좌), 변속형 제어 (우)

 

정속형의 나름의 장점은 제어가 아주 간단하기 때문에 값싸고 쉽게 만들 수 있다는 점입니다만, 기계르 자꾸 껐다 켰다 하기 때문에 효율도 안 좋고 매번 최대속도로 운전을 하기 떄문에 시끄럽고 (특히 새로 켜질 때 조용하다가 확 시끄러워지겠죠?) 기계 수명에도 좋지 않습니다. 

 

변속형은 정속형의 모든 단점이 없다는 것이 장점이지만, 단점은 위에 오른쪽 그림처러 스무스하게 실내 온도 set 값을 어떻게 잘 맞출 것이냐를 연구개발해서 넣어야 하기 때문에 아무래도 더 어렵게 만들어야하고 단가도 올라갈 것입니다. 그래도 한번만 만들어 놓으면 에어컨, 제습기, 세탁기, 청소기.. 등등 다 회전체이니 적용 가능해서 회사 입장에서는 가장 투자해야하는 원천기술이겠죠? 

 

아무튼 듀얼 인버터 컴프레서는 하나의 컴프레서를 속도만 조정해서 쓰는 것보다 더 정밀한 제어가 가능하고 더 조용할 여지가 있습니다. 

 

아주 적게 냉방해도 될때는 한개의 실린더만 사용하도록 운전을 하다가 한개를 빨리 돌려도 냉방 성능이 안나올때 나머지 한개도 같이 사용하기 시작하면 되겠죠?  그리고 최대 성능이 필요할 때는 두개를 다 빡쎄게 돌리면 됩니다. 

한개만 사용할 때보다 효율이나 소음면에서 좋다는 이유는 여기에 있습니다. 

 

제가 말로는 쉽게 썼는데 LG전자가 오랜시간 쌓아온 노하우와 다수의 연구개발자들의 피땀이 들어간 기술이기 떄문에 지금 이렇게 LG전자가 잘 나가지 않나 싶습니다. 제품도 실제로 좋구요. 

 

듀얼 인버터에 대해서 얘기가 길어졌는데 다시 스펙을 보면서 돌아와보겠습니다. 

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우선 위의 표에 스펙 정리한걸 보시면, 

제습 효율 자체는 16L 모델이 오히려 좋음을 알 수 있습니다. 여기서 효율은 에너지 소비당 제습 능력입니다. 

 

사실 자세한 분석은 좀 어려운게 지금 저 스펙들이 어떤 실험 환경 하에서 테스트 된 것인지 간략하게만 명시를 해둬서 정확하게 값을 도출하긴 어렵습니다만 

 

3.2 L, 2.81 L의 물을 대충 kg으로 변환하면 3.2 kg, 2.81 kg으로 생각할 수 있습니다. 

그리고 물의 증발열이 2501 kJ/kg이기 때문에 kJ 단위로 계산하면, 에너지 1 kWh를 쓰면서 제습기가 한 일은 8003.2 kJ, 7027.8 kJ 입니다. 

 

따라서 COP (Coefficient of Performance) = 한일/ 소비된 에너지로 계산하면, 1 kWh는 3600 kJ이므로 2.22, 1.95로 도출되었습니다. 

 

일반적인 냉방용 히트펌프의 COP가 3정도임을 고려하면 생각보다는 약간 더 낮은 수치입니다만, 아무래도 일반 냉방용 히트펌프는 현열 냉각을 하는 기기이고, 제습기는 응축제습을 하기 때문에 더 낮은 값이 나오는 것이 아닐까 싶습니다. 

 

또한 해당 스펙의 실험 조건 상황이 최적의 상황도 아닐 것이고 (아마 제습기 평가 표준 시험 조건하 결과이겠죠) 

제가 계산한 것도 아주아주 간단하게 툭 계산한 것이기 떄문에 참고로만 봐주시기 바랍니다. 

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결론

 

이번 포스팅에서는 LG 휘센 제습기를 공학인 시각으로 살펴보면서, 원리도 알아보고 이게 왜 좋은지도 한번 따져보았습니다.  

 

[생활 공조, 냉동 가전 분석 시리즈]는 기기의 좋고 나쁨을 리뷰하겠다라기 보다는 우리 일상에서 보는 생활 공조, 냉동 가전을 분석해보면서 원리 이해도 하고 공부도 해보자는 취지가 더 강합니다. 재미로 성능도 한번 알아보고요. 

 

어짜피 제품리뷰는 더 뛰어난 다른 블로거 분들이 많이 해주시리라 믿습니다 ㅎㅎ

 

그럼 이만!