데시칸트 공조시스템

왜 배우는가: 데시칸트 공조시스템은 잠열 부하를 제습제로 따로 처리해 전기 냉동기 부담을 줄이는 방식이라 에너지 절감과 실내 습도 제어가 중요한 현장에서 널리 쓰인다. 기술사 시험에서는 구성도, 원리, 기존 방식과의 차이를 묻는 문제로 반복 출제되므로 기본 개념을 정확히 정리해 두어야 한다.

출제 이력: 제103회 2교시 4번, 제98회 4교시 2번, 제92회 2교시 5번, 제89회 2교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

데시칸트 공조시스템은 제습제(desiccant)의 수분 흡·탈착 작용으로 공기의 습도를 먼저 낮춘 뒤 현열 처리로 온도를 맞추는 공조방식이다.

핵심 키워드

• 데시칸트(Desiccant): 수분을 흡착하거나 흡수하는 제습 물질로 실리카겔, 염화리튬 등이 쓰인다.
• 제습 로터(Desiccant Wheel): 제습제를 담은 회전 원판으로 처리공기와 재생공기가 번갈아 통과한다.
• 재생(Regeneration): 가열한 공기로 제습제에 흡착된 수분을 내보내 제습 능력을 되살리는 과정이다.
• 잠열 처리: 공기 중 수증기 응축열, 즉 잠열 부하를 제습 과정에서 분리해 처리하는 것이다.
• 현열 처리: 온도만 낮추거나 높이는 처리로 냉수코일이나 가열코일이 담당한다.
• 흡착식과 흡수식: 고체 제습제를 쓰는 방식과 액체 제습제를 쓰는 방식으로 나뉜다.
• 습공기선도: 제습·냉각·가열 과정을 상태점으로 표시하는 도구다.
• 폐열 재생: 응축기 배열이나 태양열 등 저온 열원으로 재생에 쓰는 것을 뜻한다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 여름철 공기는 온도도 높지만 습기도 많아서 냉방기로 식히는 것만으로는 쾌적하게 만들기 어렵다. 데시칸트 방식은 먼저 습기를 제습제에 빨아들이고, 그 제습제는 가열 공기로 말려서 계속 재사용한다.

정식 정의는 다음과 같다. 데시칸트 공조시스템은 고체 또는 액체 제습제가 수증기압 차이에 따라 공기 중 수분을 흡착·흡수하고, 이를 가열 재생하여 연속적으로 제습하는 공조방식이다.

원리는 수증기압 차에 있다. 건조하고 차가운 제습제는 표면 수증기압이 낮아 공기 중 수분을 끌어들인다. 제습제가 습해지고 온도가 올라가면 표면 수증기압이 공기와 같아져 더 이상 흡착하지 못한다. 그래서 가열 공기로 재생해 표면 수증기압을 다시 낮춰야 한다. 제습은 제습제 표면 수증기압과 공기 수증기압의 차이로 일어나며, 재생은 그 차이를 다시 만드는 과정이다.

제습 로터는 이 원리를 연속으로 구현한다. 로터가 돌면서 같은 제습제가 처리 구역에서는 수분을 흡착하고, 재생 구역에서는 수분을 내보낸다. 실리카겔은 흡착식 로터의 대표 제습제이고, 염화리튬이나 염화칼슘 용액은 액체 제습제로 쓰인다.

액체 제습제 방식은 충전층(packed bed) 형태에서 공기와 용액이 역류 접촉하며 수분을 주고받는다. 이 방식은 부식 문제가 있어 재질과 예열·예냉 방법이 연구 대상이다.

3. 등장 배경과 필요성

기존의 증기압축식 냉방은 공기를 노점온도 이하로 냉각해 수분을 응축시킨 뒤 다시 가열하는 방식이다. 이 과정은 냉각과 재가열이 모두 필요해 에너지 낭비가 크다. 특히 습도가 높은 여름철이나 저온 조건에서는 제습 효율이 떨어진다.

이 한계 때문에 현열과 잠열을 분리 처리하는 방식이 요구됐다. 데시칸트 방식은 제습을 제습제에 맡기고 냉동기는 현열 부하 위주로 운전할 수 있어 에너지 측면에서 장점을 가진다. 또한 폐열이나 태양열을 재생열원으로 쓸 수 있어 전기 수요 피크를 낮추는 해법으로 주목받는다.