[개발자 인터뷰] 삼성전자 무풍에어컨의 비밀

시원한 바람은 기본, 공기 청정·제습 등 다양한 기능을 갖춰 ‘사계절 가전’으로 활약하고 있는 에어컨. 이처럼 열심히 작동하고 있는 에어컨을 보고 있노라면, 마음 한구석에는 곧 날아들 ‘전기세 고지서’ 부담이 스멀스멀 차오른다.

 

삼성전자 무풍에어컨의 디지털 인버터 기술은 정속형 대비 최대 34%의 에너지를 절약한다. 이에 더해 ‘무풍 모드’로 운전 시, MAX 냉방 모드 최대 출력값 대비 에너지를 최대 77% 절감할 수 있다. 폭염보다 무섭다는 전기세, 그 걱정을 줄여주는 삼성전자 무풍에어컨의 비밀을 개발자들에게 직접 물어봤다.

▲ (왼쪽부터) 삼성 에어컨의 ‘에너지 성능과 효율’을 연구하는 삼성전자 생활가전사업부 손길수, 안병옥 엔지니어

* ‘정속형 대비 34% 절약’ 및 ‘무풍 모드 시 MAX 냉방 대비 최대 77% 절감’은 자사 실험 결과, 실험실 수치로 실환경에 따라 다를 수 있음

* 시험조건: KS 규격 표준 시험조건 (KS C 9306: 에어컨디셔너)

· 실내조건(건구온도/습구온도): 27℃/19℃ / 실외조건(건구온도/습구온도): 35℃/24℃

* 위 조건에서 측정값이 안정되었을 때 에어컨에서 소비되는 전력을 측정

* 운전 모드: MAX 냉방/무풍 냉방 소비전력 비교

* 시험 모델: 정속형 AS-K67CN, 인버터 AR07T9170HA3

 

전기세 절감의 핵심, ‘정속형’ vs ‘인버터형’ 어떻게 다를까?

 

폭포수가 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어지듯, 에너지는 높은 곳에서 낮은 곳으로 움직인다. 하지만 에어컨은 실내 온도를 낮추기 위해, 상대적으로 온도가 높은 외부로 실내의 열을 내보낸다. 에너지의 흐름을 역행하는 것. 에어컨이 많은 에너지를 필요로 하는 것도 바로 이 때문이다. 안병옥 수석 엔지니어는 “에어컨 압축기는 일종의 ‘펌프’ 역할로 열을 순환시키는 역할을 한다”며 “낮은 곳의 물질을 높은 곳으로 운반하는 역할을 하므로 많은 전기를 소모하는 것이 사실”이라고 설명했다.

 

삼성전자는 에어컨 에너지 소모를 최소화하기 위해, ‘인버터’ 방식의 압축기를 채택했다. 인버터 방식은 압축기의 회전량을 조절할 수 있기 때문에 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다. 반면 정속형 방식은 출력값을 조절할 수 없고, 초기에 정해진 출력으로만 회전한다.

 

현재 실내 온도가 27도, 희망 온도가 24도라고 가정해보자. 정속형 압축기는 실내 온도가 희망 온도인 24도에 도달하기까지 정해진 ‘최대 출력’으로 계속 가동되다가, 실내온도가 24도가 되면 멈춘다(꺼진다). 그리고 다시 실내 온도가 25도로 높아지면, 최대 출력으로 가동한다. 이처럼 꺼졌다 켜지기를 계속 반복하는데, 켜질 때마다 부하가 많이 걸리기 때문에 에너지 소모량이 많다. 또한 적정온도가 계속 유지되지 않아 사용자가 추위와 더위를 반복해서 느끼게 되는 단점도 있다.

 

인버터 압축기는 희망 온도에 도달하면 압축기 회전을 감속해 운행하며 적정온도를 유지한다. 그러다 실내 온도가 높아지면 다시 회전을 가속하는 방식으로 작동해, 정속형 대비 최대 34%의 에너지를 절감한다. 뿐만 아니라 설정 온도가 물 흐르듯 변화하기 때문에 사용자는 항상 적정한 실내 온도를 느낄 수 있다.

▲ 에어컨 실외기/ 네오디뮴 마그넷, 트윈 튜브 머플러

에어컨 실외기/ 네오디뮴 마그넷, 트윈 튜브 머플러

 

안병옥 엔지니어는 “실내 온도와 희망 온도의 차이가 클수록, 에어컨을 켤 때 전력 소모량이 크기 마련이다. 정속형과 인버터형의 누적 전력량을 비교해보면, 전원을 켜고 끄는 정속형보다 인버터형이 훨씬 경제적인 것을 확인할 수 있다”면서, “인버터형을 사용할 경우, 희망 온도를 24~25도로 설정한 후 전원을 끄지 않고 켠 상태로 계속 사용하는 게 더 경제적”이라는 사용 팁을 전했다.

 

또, 그는 “삼성전자의 인버터는 유효 지속량이 극대화된 모터와 다극화 기술을 적용해 강력한 힘과 효율적인 성능을 자랑한다”며 “진동과 소음이 적은 것도 삼성 인버터 압축기만의 장점이다”라고 덧붙였다.

 

시원한 바람, 오랫동안 상쾌하게 느낄 수 있도록 ‘무풍’으로 혁신

 

더위를 어느 정도 식히고 나면 에어컨 바람은 더는 ‘시원한 존재’가 아닌 ‘불편한 존재’가 돼버린다. 특히, 찬바람을 직접적으로 계속해서 쐴 경우 호흡기가 건조해지고 기관지가 예민해져 냉방병에 걸릴 수 있다. 비염을 앓고 있는 가족이나 영유아가 있다면 에어컨을 틀 때마다 조심스러울 수밖에 없는 것도 사실.

 

안병옥 엔지니어는 “사용자들의 이러한 불편함을 덜기 위해 개발된 기술이 바로 무풍모드다. 2020년 무풍에어컨에 적용된 2만 1천 개의 마이크로 홀은 차가운 바람을 잘게 쪼개 균일하게 내보낸다. 덕분에 직접 바람을 쐬지 않고도 시원한 공기(냉기)를 느낄 수 있다”라고 설명하며, “무풍 모드로 운전 시, MAX 냉방 모드 최대 출력값 대비 에너지를 최대 77% 절감할 수 있다”고 말했다.

 

2020년 삼성 무풍에어컨은 더 많은 양의 바람을 한 번에 흡입할 수 있도록 흡입구를 18% 더 넓혔다. 효율적이고 강력한 바람을 만들기 위해 팬의 크기도 더 커졌다. 손길수 엔지니어는 “기존 대비 지름이 12% 더 커진 팬과 최적화된 유로 구조로 보다 강력한 급속 냉방이 가능하다. 덕분에 사용자가 원하는 온도까지 빠르게 도달할 수 있다”고 밝혔다.

▲ 2020년형 삼성전자 무풍에어컨 18% 더 넓어진 흡입구 21,630개의 마이크로홀 31% 더 넓어진 블레이드 12% 더 커진 팬. ※기존 무풍벽걸이(AR07R5172HCN) 대비 수치임.

인버터와 무풍 기술이 만나면 시너지는 배가 된다. 공간의 온도가 사용자 희망 온도에 도달하면 무풍 모드로 전환, 압축기 회전 속도는 낮추되 냉기는 유지해 전기 사용을 최소화하는 것. 즉, 초반 무더운 환경에서는 강력 쾌속 냉방으로 희망 온도에 빠르게 도달하고, 이후 무풍 모드로 전환해 최소한의 에너지로 사용자에게 쾌적한 환경을 선사한다. 뿐만 아니라 팬 돌아가는 소리, 바람 나오는 소리가 줄어들기 때문에 소음도 적다.

 

사용자 없어도 ‘알아서’ 모드 전환, 전기세 줄여주는 똑똑한 에어컨

 

2020년형 무풍에어컨이 전기세를 절감시킬 수 있는 기술은 이뿐만이 아니다. ‘모션센서’가 탑재되어 방안에 머무는 사람이 없을 때는 절전 모드로 자동 전환한다. 벽걸이 에어컨 단독 모델 기준 최대  43%의 에너지를 절감할 수 있다.

▲ 2020 무풍에어컨에는 모션 센서가 적용됐다.

사용자가 선호하는 온도를 학습해 최적의 운전 모드를 구현하는 ‘AI Auto 기능’도 에너지 절감 포인트다. 손길수 엔지니어는 “AI Auto 기능은 각각 사용자가 선호하는 운전 패턴을 학습해 사용하면 할수록 최적의 설정을 제공한다”면서 “나에게 꼭 맞는 최적의 설정을 찾아 효율을 누려보는 것을 추천한다”고 말했다.

 

에어컨이 스스로 에너지를 절약하는 것에서 한발 더 나아가, 아낀 전기 에너지는 스마트싱스(SmartThings)로 한 번 더 관리할 수 있다. 깜빡하고 에어컨을 켜고 나왔을 때 원격 조정은 물론, 하루·일주일·한 달간 사용 전력량을 꼼꼼히 체크할 수 있기 때문. 스마트싱스 내 ‘My Schedule’을 활용해 운전 시간과 모드, 온도와 풍량 설정을 예약하는 것도 가능하다.

 

미래를 위한 가치, ‘에어컨’에 담을 수 있도록

 

삼성전자는 미래 세대를 위해, 에어컨을 포함한 모든 전자 제품의 에너지 사용량을 효율화하기 위해 노력하고 있다. 두 사람 역시 앞으로도 ‘환경’과 ‘효율’ 모두를 염두에 두고 개발에 정진한다는 다짐을 내비쳤다. 안병옥 엔지니어는 “보다 빠르고 쾌적한 냉방을 제공하는 에어컨의 본질을 이어 나감과 동시에, 고효율화를 위한 노력도 지속 이어 나갈 것”이라면서 “사계절 내내 사용자가 있는 그곳에 항상 쾌적한 공기를 제공할 수 있는 에어컨을 만들어나갈 것”이라고 다짐했다. 이어 손길수 엔지니어는 “현재의 사용자에겐 저비용으로 최적의 쾌적함을 제공하고, 미래 세대의 환경에도 좋은 영향을 줄 수 있는 에어컨을 개발하겠다”고 힘주어 말했다.

출처: 삼성전자