증발기 착상·제상

왜 배우는가: 증발기 착상은 냉장·냉동 설비의 냉각능력과 효율을 직접 떨어뜨리는 대표적 운전 이상이며, 제상 방식 선택과 제상 시 액백·성능 저하 문제가 여러 회차에 걸쳐 반복 출제된다. 개념의 정의와 원리를 먼저 잡아야 제상 방법과 영향 문항을 함께 풀 수 있다.

출제 이력: 제128회 3교시 6번, 제122회 2교시 4번, 제95회 2교시 6번, 제93회 2교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

착상(霜, frost)은 증발기 표면 온도가 공기 중 수증기의 노점 이하로 떨어져 수분이 서리 형태로 부착·성장하는 현상이고, 제상(defrost)은 이 서리를 가열 등으로 제거해 전열 성능을 회복하는 조작이다.

핵심 키워드: 착상, 제상, 서리(霜), 전열 저항, 통풍량 감소, 증발온도 저하, 핫가스 제상, 액백(Liquid Back)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 냉각기 코일에 서리가 끼어 공기가 잘 통하지 않고 열이 잘 전달되지 않는 상태다. 공기를 냉각하는 증발기에서는 공기가 항상 수분을 지니고 있어, 코일 표면 온도가 0℃ 이하일 때 수분이 응축·동결되어 서리가 생긴다.

정식으로 정의하면, 착상은 증발기 전열면 온도가 공기의 노점 이하, 특히 0℃ 이하로 유지될 때 공기 중 수증기가 고체 상태로 승화·응결하여 전열면에 쌓이는 현상이다. 서리는 처음에는 얇고 조밀하지만 성장하면서 다공성 구조로 바뀌어 열저항과 공기 저항을 함께 키운다.

제상은 축적된 서리를 제거하여 증발기의 열통과율(K값)과 통풍량을 회복시키는 작업이다. 제상이 끝나면 증발온도가 정상 범위로 돌아와 냉동능력이 복구된다.

핵심 용어 풀이는 다음과 같다. 착상은 서리가 전열면에 부착되는 현상 전체를 가리킨다. 제상은 그 서리를 능동적으로 없애는 운전 조작이다. 전열 저항은 서리층이 두꺼워질수록 증가하는 열전달 방해 요소다. 통풍량 감소는 서리가 유로 단면을 막아 공기 유량이 줄어드는 현상이다.

3. 등장 배경과 필요성

냉장·냉동 시스템은 증발온도를 낮게 유지해야 하므로 증발기 표면 온도가 자연히 0℃ 이하가 된다. 이 조건에서 공기 중 수분은 반드시 서리로 바뀌어 증발기에 쌓인다. 따라서 착상은 저온 증발기를 쓰는 한 피할 수 없는 현상이다.

착상이 누적되면 냉각 성능이 점차 떨어진다. 증발기 통풍량이 줄고 전열 계수가 낮아져 고내 온도를 유지하지 못한다. 이때 증발압력과 증발온도가 떨어지고 압축비가 커지며 체적효율이 낮아진다. 결국 단위 냉동능력당 소요동력이 증가하고, 토출가스 온도가 올라가 윤활유가 열화된다. 액압축 위험도 함께 커진다.

그러므로 제상은 정기적으로 수행해야 하는 필수 운전 기능이다. 제상 방식은 열원과 장치 구성에 따라 여러 가지가 있으며, 제상 주기와 제상 시간을 적절히 정하지 않으면 제상 자체가 저장 식품의 온도 상승이나 에너지 낭비를 일으킨다. 제상이 필요한 이유는 성능 복구, 안전 확보, 운전 효율 유지의 세 가지로 요약된다.

증발온도 0℃ 이하 운전 시 착상 발생

본문 중 확인된 기준 수치는 이 값 하나이며, 더 구체적인 조건은 절 5에서 다룬다.