[모비스 부품이야기⑥]자동차 열 내려주는 일등 공신이 선풍기라고?

곧 본격적인 무더위가 시작될 태세다. 자동차는 어떻게 더위를 피할까 궁금해진다. 자동차에는 여러 가지 목적을 위한 온도조절부품이 장착되어 있다. 이 부품들은 주로 엔진의 온도를 유지시키고 에어컨 냉매를 냉각시키는 역할을 하며, 전문가들은 ‘열 교환기’라고 부른다.

일반 운전자들이 가장 잘 아는 열 교환기가 바로 라디에이터(Radiator)다. 엔진의 과열을 막기 위해 워터 자켓을 통해 순환되는 냉각수를 외부 공기를 이용해 냉각시켜 엔진이 적정 온도에서 작동될 수 있도록 도와준다.

이외에도 에어컨 부품인 콤프레셔(Compressor)에서 나온 고온 고압의 기체 냉매를 저온 고압의 액체 냉매로 바꾸는 장치인 콘덴서(Condenser), 자동변속기 속에서 작동유체 역할을 하는 오일을 냉각시키는 자동변속기 오일 냉각장치(Auto Transmission Oil Cooler), 터보차저(Turbo-Charger)를 통해 가열된 공기를 냉각시켜 엔진 출력 상승을 도와주는 인터쿨러(Charge Air Cooler) 등의 부품이 있다.

자동차는 위에서 설명한 라디에이터․자동변속기 오일 냉각장치․인터쿨러 등의 열 교환기를 이용해 엔진과 미션, 그리고 에어컨 시스템에서 사용되는 냉매를 냉각시킨다. 그런데 열 교환기들은 외부에서 자동차로 들어오는 공기의 흐름을 이용해 냉각 작용을 하기 때문에, 자동차가 정지한 상태에서 엔진을 작동하고 있는 경우라면 공기의 흐름이 거의 없어 열 교환기의 성능이 현격하게 감소한다.

이러한 단점을 보완하는 부품이 바로 냉각팬(Cooling Fan)으로, 열 교환기의 성능을 보조하기 위해 열 교환기에 필요한 공기의 흐름을 만들어 준다. 냉각팬이 자동차의 엔진 과열을 막고 탑승자들에게 시원한 바람을 제공하는 일등 공신이라는 말은 여기에서 나온 것이다.

냉각팬은 직류전원을 이용해 팬의 날개를 회전시키는 모터, 모터에서 동력을 받아 회전하며 공기를 이동시키는 날개, 날개의 회전으로 발생시킨 공기 이동을 원활하게 도와주는 덮개(Shroud), 그리고 조건 변화에 따라 냉각팬을 조절하는 풍량제어장치(Fan Controller)로 구성된다.

초기 자동차에는 엔진을 식혀주기 위해 라디에이터와 냉각팬만이 장착되었다고 한다. 그러나 지금은 차량에 여러 편의 장치들이 추가되면서, 부가적으로 냉매를 사용하는 여러 열 교환기가 장착되었고 이와 함께 냉각팬의 역할이 커졌다. 냉각팬은 과거에도 라디에이터와 함께 엔진의 열을 식혀주는 중요한 부품이었는데, 지금은 그 중요성이 더욱 부각되고 있는 것이다.

냉각팬은 날개의 위치에 따라 공기를 이동시키는 방식이 변한다. 날개가 전방에서 외부의 공기를 자동차 내부로 밀어 넣는 것은 ‘푸시 타입(Push Type)’이고, 날개가 자동차 내부에 위치하면서 외부의 공기를 빨아들이는 형태는 ‘풀 타입(Pull Type)’이다. 또한 냉각팬이 하나인 형태와 두 개의 냉각팬을 이용하는 형태가 있는데, 최근에는 하나의 대형 팬을 이용하며 외부의 공기를 빨아들여 냉각을 돕는 ‘싱글 풀타입 팬’이 많이 적용되는 추세다.

아울러 소비자들의 감성품질에 대한 인식이 높아지면서 냉각팬의 가장 큰 문제였던 모터와 팬이 돌아가면서 생기는 진동과 소음을 획기적으로 줄인 고성능 냉각팬이 속속 등장하고 있다.

통상적으로 쓰이는 쿨링팬의 구조는 평소에 쓰는 선풍기와 반대의 구조로 되어 있다. 앞쪽에 있는 열 교환기에 바람을 보내기 위해 더 앞쪽에 있는 공기를 빨아들이는 것이다. 하지만 바람을 일으켜 더위를 식혀 주는 역할을 한다는 점에서 선풍기와 냉각팬은 완벽하게 일치한다.

<현대모비스 기술연구소 fem설계팀 배유종 부장>