공조기 원리/구조/종류
공조기를 공부하다 보면, 단순히 공기를 시원하게 해주는 장치라고 생각하기 쉽습니다. 하지만 실제로는 훨씬 더 복잡한 원리와 구조, 다양한 종류들이 존재합니다. 저 역시 설비 설계를 시작할 때 이 개념이 막막했는데요.
그래서 이번에 다시 정리해 보았습니다.
공조기의 작동 원리부터 내부 구조, 설치 현장에서 흔히 쓰이는 종류까지 한 번에 정리해두면 실무에서도 큰 도움이 될 거라 생각합니다.
HVAC 설비를 처음 배우는 분들께 작은 이정표가 되길 바랍니다.
공조기 뜻
공조기란 ‘공기조화기’의 줄임말로, 외기 또는 실내 공기를 처리하여 원하는 온도, 습도, 청정도로 맞춘 뒤 실내로 공급하는 기계입니다. 영어로는 Air Handling Unit, 줄여서 AHU라고 부릅니다.
실내 환경의 쾌적함을 유지하기 위한 핵심 장비로, 냉방·난방·환기·가습·제습 기능을 모두 수행할 수 있는 다기능 장비입니다. 병원, 연구소, 백화점, 지하철, 데이터센터 같은 대형 건물에 필수적으로 설치됩니다.
공조기 원리
공조기의 작동 원리는 다음과 같은 흐름으로 정리할 수 있습니다.
먼저, 외기(혹은 실내 순환 공기)를 흡입합니다.
흡입된 공기는 여과장치에서 먼지와 입자를 걸러낸 후, 냉각코일과 온열코일을 지나면서 냉방 혹은 난방 처리됩니다.
필요에 따라 가습기 또는 제습코일을 통해 습도 조절이 이뤄지며,
마지막으로 팬에 의해 송풍되어 실내로 공급됩니다.
이때 열원은 냉수와 온수(또는 DX 코일)의 형태로 공급되며, 공기와는 직접 닿지 않고 간접적으로 열을 주고받습니다. 덕분에 위생성과 제어성이 높은 시스템을 구성할 수 있습니다.
요즘처럼 에너지 절약이 중요한 시기에는 배기공기에서 열을 회수하는 HRU(Heat Recovery Unit)와 결합하여 효율을 극대화하는 방식도 널리 쓰입니다.
공조기 구조
공조기의 내부 구조는 크게 다음과 같은 구성요소로 나눌 수 있습니다.
필터
프리필터, 미디엄필터, 헤파필터 순으로 구성되어 먼지, 세균, 초미세입자까지 점진적으로 제거합니다.
혼합댐퍼
외기와 환기 공기를 적절히 혼합하여 신선도와 에너지 효율을 동시에 확보합니다.
냉각 및 온열 코일
냉온수 또는 직접 팽창(DX) 냉매를 이용해 공기 온도를 조절합니다.
가습기
습도가 낮은 계절에 필요한 장비로, 스팀, 초음파, 기화식 등 다양한 방식이 있습니다.
팬(Blower)
처리된 공기를 덕트를 통해 실내로 송출하는 장치입니다. 송풍량과 정압은 팬에 의해 결정됩니다.
드레인팬 및 드레인트레이
응축수 처리를 위한 장비입니다. 드레인팬이 없으면 물이 고이거나 역류할 수 있어 위생 문제가 발생할 수 있습니다.
전체는 케이싱이라 불리는 외함 안에 구성되며, 점검 도어와 유지보수를 위한 공간도 확보되어 있습니다.
공조기 종류
공조기는 그 설치 환경과 용도에 따라 다양한 유형으로 나눌 수 있습니다.
일체형 공조기
모든 기능이 하나의 박스 안에 통합된 가장 기본적인 형태입니다. 기계실 내부에 설치하는 경우가 많습니다.
모듈형 공조기
구조별로 나눠서 제작·운반한 뒤 현장에서 조립하는 형태입니다. 공간 제약이 있는 현장에 적합합니다.
천장형 공조기
천장 내부에 매립해 공간 활용도를 높이는 방식으로, 사무실, 상가 등에 많이 설치됩니다.
패키지형 공조기
자체 냉방기능(DX 방식)이 포함되어 있어 외부 냉수 공급 없이도 독립 운영이 가능합니다.
클린룸 전용 공조기
필터 성능이 뛰어나고 정압 유지에 유리한 구조로, 병원·전자산업에 필수입니다.
에너지 회수형 공조기(HRV, ERV)
배기 공기의 열을 회수해 외기에 전달함으로써 에너지 절감 효과가 높습니다.
이 외에도 설치 방식에 따라 수평형, 수직형, 외기 전용형 등으로 세분화되며, 최근에는 스마트 제어 기능이 탑재된 지능형 AHU도 많이 사용되고 있습니다.
결론
정리해보자면,
공조기는 단순한 냉방·난방 장치가 아니라, 실내 환경의 품질을 책임지는 핵심 시스템입니다.
그 작동 원리와 구조를 이해하면, 덕트 설계, 팬 정압 산정, 유지보수 계획까지 훨씬 입체적으로 접근할 수 있습니다.
건축기계설비의 입문자라면 반드시 짚고 넘어가야 할 필수 개념이라 할 수 있습니다.
