정속형, 인버터 에어컨 전기절약 원리와 효율적인 사용패턴(몇 평형을 구입할까?, 끄고 나갈까 켜고 나갈까? 전기비, 전기료?)

안녕하세요.

 

이번 포스트는 지난번 작성한 에어컨 관련 포스트의 두번째 고찰 입니다. 첫번째 포스트와 내용이 연결되기 때문에 원활한 이해를 위해 첫번째 포스트를 먼저 읽어 보시길 권해드립니다.

 

에어컨 선택 기준과 전기료 절약, 열효율 성능에 대한 고찰 첫번째 (정속형과 인버터 에어컨)

 

시간이 부족한 분들을 위해 첫번째 포스트를 간략하게 요약하면 다음과 같습니다.

 

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1. 가격이 싼 정속형을 구매할 것인가? 비싸지만 전기 소모량이 적은 인버터를 구매할 것인가?

인버터형 에어컨은 낮은 부하에서 높은 효율을 가지며, 정격 부하에서는 정속형과 큰 차이가 없다. 따라서 에너지소비효율 등급에 관계없이 높은 기온 상태(정격부하, 외기온 32℃ 이상)에서는 정속형과 인버터형에 전력소모 차이가 크지 않다.

 

따라서 전기소모량에 한정해 판단할 경우 비교적 낮은 온도부터 에어컨을 가동한다면 인버터형이 유리하며, 정말 더울때만 에어컨을 가동한다면 정속형을 구입해도 인버터 에어컨과 정속형간 전기료 차이는 크지 않다.

 

 

2. 대기업 제품을 구매할 것인가? 중소기업 제품을 구매할 것인가?

 

전기소모량에 한정해 판단할 경우 제품 제원에 표기된 냉방효율을 직접 계산해본다.

 

→ (냉방효율) = (냉방능력) / (소비전력)

 

대기업 제품이라고 무조건 전력소모량이 적은것은 아니며 중소기업 제품이 대기업 제품보다 냉방효율이 좋은 경우도 있다.

 

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이번에 살펴볼 내용은 에어컨 구입, 사용시에 흔히 생각하게 되는 두가지 궁금증 입니다.

 

3. 우리집 거실은 10평인데 13평형을 구입할 것인가 18평형을 구입할 것인가?

 

4. 구입한 이후엔 어떤 패턴으로 사용해야 전기료가 가장 적게 나올 것인가?

 

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우리집 평수보다 큰 평수의 에어컨을 구입할 것인가? 딱 맞는 평수의 에어컨을 구입할 것인가?

 

에어컨 구입을 고려 하셨던 분들이라면 한번쯤 가지게 되는 의문입니다. 첫번째 포스트를 읽어 보셨다면 정답을 이미 알고 계실 수도 있을것 같은데요. 지금부터 말씀드리겠습니다.

 

먼저, 인버터형을 구입할 경우입니다. 첫번째 포스트에서 설명드렸듯, 인버터형의 장점은 낮은 부하에서 높은 효율입니다.

 

그럼 먼저 하게되는 질문은 "왜 인버터 에어컨은 낮은 부하에서 높은 효율을 가지는가?" 일것 같습니다.

 

이론적인 내용은 이전에 제가 작성한 실외기 차양막관련 포스트에서 보실 수 있는데요. 시간이 되신다면 아래 포스트를 한번 읽어 보시고 다음 내용을 보시면 이해에 도움이 되실껍니다.

 

 

에어컨 전기료 절감, 전기료 폭탄 예방, 실외기 커버 (지붕, 차양막) 효과 있을까?

 

위 포스트에서 COP(Coefficient Of Performance) 공식을 하나 가져왔습니다. 쉽게 COP를 열 효율이라고 생각하셔도 무방합니다. COP 값이 높으면 열효율이 좋은것이고 COP 값이 낮으면 좋지 않은것 입니다.

 

왜 COP의 값에따라 효율이 달라지는지 까지 설명드리는건 너무 근본적인 내용이라 필요 없을것 같고, 쉽게 물리법칙이라고 생각하시면 될것 같습니다.

 

아주 간단한 식이라 이해가 어렵지 않으실 껍니다. 공식에서 T1은 응축된 냉매의 온도, T2는 기화된 냉매의 온도를 의미 합니다.

 

에어컨 성능계수(COP) 공식

 

COP를 높이기 위해서는 분자가 커지거나, 분모가 작아지면 됩니다. 다만 분자인 T2는 실내기 온도(설정온도)와 비례하기 때문에 일정 수준이상 높일 수 없습니다. (설정온도를 올리는 효과와 동일)

 

 T1은 실외기 온도와 비례 합니다. 냉방시 온도가 어느정도 떨어져서 정상상태(온도 변화가 적은상태)가 유지되면 T2값의 변화는 작아져서 고정값으로 생각할 수 있고

 

열을 방출하는 실외기 온도인 T1은 실내기 온도 T2보다 높을수 밖에 없기 때문에 결국 T1을 낮춰 줄수록  분모가 작아져 COP값(냉방효율)이 증가하게 됩니다.

 

일반적으로 T1을 낮추기 위해 실외기에 팬이 달려있고 강한 바람(공기)을 불어주죠. 대형 건물들의 경우엔 T1을 낮추기 위해 공기보다 냉각효율이 좋은 물(냉각탑)을 이용하여 COP를 높힙니다.

 

COP를 높이는 방법에 대해 이해 하셨다면 인버터 에어컨이 저부하 상황에서 효율이 높은 이유를 아래 그림을 통해 설명드리겠습니다.

 

아래 그림에서 T2와 T1의 위치, 그리고 동그라미 안의 숫자 ①, ②, ③, ④를 확인해 주시기 바랍니다.

 

 

실내기와 실외기는 일종의 방열판(냉각핀)과 동일한 역할을 합니다. 방열판의 면적이 넓거나 강한 송풍기로 방열판을 냉각해주면 더 효율적으로 열이 빠져나가겠죠?

 

이를 위 그림에 대입해 생각해보면 방열(냉각)이 잘 될수록 ①->②의 온도차이가 커질 것이며, ③->④의 온도차이가 커질 것 입니다.

 

그리고 COP 공식을 다시 보시면 ①->②, ③->④의 온도차이가 커질 수록 T1과 T2의 온도차이가 적어지고 효율이 상승한다는 것을 확인하실 수 있습니다.

 

인버터압축기는 냉방부하가 적어지면 모터속도가 감소하고 냉매의 이동량이 감소하게 됩니다. 하지만 방열(냉각)을 담당하는 방열판(냉각핀)의 면적과 효율은 동일하므로 냉매 이동량이 적을수록 열부하가 낮아지게 되고 방열(냉각)효율이 상승하게 됩니다.

 

다시말해, 발열량은 줄어드는데 냉각핀의 용량은 정격상태랑 같으니까 열이 더 효과적으로 이동하게 되고, 결과적으로 뜨거운 지점의 온도와 차가운 지점의 온도가 비슷해져(분모가 작아져서) COP가 상승하게 됩니다.

 

여기까지 이해 하셨으면 3번 질문에 대한 정답은 유추하실 수 있겠죠?

 

인버터형의 경우엔 가격대가 비슷하다면 큰 평수의 에어컨을 사는게 이득입니다. 대형평수의 에어컨일 수록 실외기의 열방출 성능(더 넓은 면적의 방열핀, 강력한 팬, 효율적인 설계 등)이 높아지기 때문에

 

동일한 냉방부하 조건에서 작은 평수의 에어컨보다 낮은 냉방부하 상황에서 작동될 시간이 길어질것으로 예상할 수 있기 때문이죠.

 

다만, 이렇게 해서 절약할 수 있는 전기료의 절대적인 비용 차이는 크지 않기 때문에 수십만원을 더 주고 큰 평수로 가는것은 무의 미하다 생각하고 (작은 평수 대기업 인버터 or 큰 평수의 중소기업 인버터) 선택시 고민할만 합니다.

 

여기에 더해 앞에서 설명드린 (냉방효율) = (냉방능력) / (소비전력)이 어떻게 되는지 저부하/정격부하 값을 따져보면 더욱 좋겠죠.

 

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정속형 에어컨은 인버터 보다 냉방부하에 따른 효율차이가 작기 때문에  (냉방효율) = (냉방능력) / (소비전력) 을 우선적으로 따져 보셔야 합니다.

 

평형 선택의 경우에도 취향에 따라 선택하시면 되는데 강력한 냉방이 필요하시면 대용량, 꾸준한 냉방이 필요하시면(상대적으로 일정한 습도 유지) 표준용량을 선택하시면 됩니다. 

 

그래도 가격이 비슷하다면 인버터와 마찬가지로 대용량을 선택하시는게 활용도면에서 도움이 되리라 생각합니다.

 

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마지막으로 사용 패턴에 관한 내용입니다.

 

기사 - 에어컨 전기요금의 진실3 : 인버터 에어컨은 계속 켜두는 게 나을까, 24시간 돌려봤다

 

위 기사와 같이 오래 켜 놓는것이 좋을까? 필요할때만 켜는 것이 좋을까?

 

정속형 에어컨의 경우엔 안쓸땐 무조껀 꺼놓는것이 좋습니다. 앞에서 말씀드린대로 저부하 상황에서 전력 효율이 높아지는것이 아니기 때문입니다.

 

인버터 에어컨의 경우엔 앞서 말씀드렸듯 저부하 상황에서 전력효율이 높아지기 때문에 껐다 켰다 하는건 인버터를 정속형 처럼 쓰게 되는 상황이 될 수 있습니다.

 

인버터 에어컨의 COP(효율)은 부하가 낮아질수록 높아지지만 상수 비례의 형태는 아니며 아래 그래프와 같은 형태를 가집니다.

 

에어컨에 따라 다르지만 가정용 에어컨 사양표를 몇개 살펴본 결과 평균적으로 최저 부하의 냉방효율은 7가량, 정격 부하의 냉방효율은 3.5가량, 중간 부하의 냉방효율은 4.5정도를 고려하면 얼추 들어 맞을 것 같습니다.

 

이 냉방효율을 바탕으로 같은 열량을 퍼냈을때 소요되는 전력 소비량을 간단히 계산해 보겠습니다.

 

1) 최저부하에서 1000W 냉방시 : 1000/7 = 142.9W

 

2) 중간부하에서 1000W 냉방시 : 1000/4.5 = 222.2W

 

3) 정격부하에서 1000W 냉방시 : 1000/3.5 = 285.7W

 

중간부하와 최대부하의 차이가 크지 않기 때문에 어중간한 부하보다 최저부하에서 오랫동안 가동하는것이 전기절약에 효과적이라고 볼 수 있으며 24시간 가동하는것이 상황에 따라 에너지 절약에 도움이 될 수도 있다고 할 수 있습니다.

 

다만, 외부 기온, 설정온도, 냉방기 용량, 단열수준, 외출 시간에 따라 집에 축적되는 열량이 다르기 때문에 무조건 24시간 켜놓는것이 절약에 도움이 된다라고 할 수는 없습니다.

 

단열이 잘 되어 있는 집이라면 에어컨을 꺼놔도 축적되는 열량이 작기 때문에 집안의 온도가 올라갔어도 정격용량으로 잠깐만 가동해도 금방 최저부하 영역으로 떨어뜨릴 수 있습니다.

 

반대의 경우라면 에어컨을 켜놓는것이 좋을 수도 있겠지요.

 

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정리하면 정속형의 경우 외출시에는 에어컨을 꺼두는것이 좋으며, 인버터의 경우 집에 거주하고 있는 동안은 낮은부하 상황이 유지될 수 있도록 계속해서 켜놓는것이 도움이 될 수 있습니다.

 

인버터 에어컨에서 제공하는 (절전)기능은 최대한 낮은 부하 상태에서 냉방을 지속시키는 기능을 가지는 경우가 많으므로 이를 잘 활용하는것도 전기 절약에 도움이 됩니다.

 

(정속형 에어컨의 절전, 취침기능은 임의로 설정된 실내온도를 높이는 기능으로 실제 절전효과는 적은 것으로 알고 있습니다. - 혹시 틀렸다면 댓글 부탁드립니다.)

 

외출후 복귀시에는 중간부하와 정격부하 상태에서 전력소비량 차이가 적으므로 정격(최대)부하 상태에서 빨리 실내 온도를 떨어뜨린 후 최저부하 상황을 유지 시킬 수 있도록 해주면 전기를 절약할 수 있습니다.

 

아울러 에어컨 전력소모량을 모니터링 할 수 있는 에어컨을 사용하시거나 IoT전력량계를 사용해 누진세 구간을 잘 살피며 에어컨을 사용하시면 보다 경제적으로 에어컨을 사용하실 수 있으시리라 생각합니다.

 

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