[스크랩] 재미로 읽는 Air Conditioning

이 글은 대략적인 개념을 쉽고 재미있게 설명하고자 작성한 것으로, PMDG 737NGX를 기준으로 작성되었지만

대부분의 상업용 제트엔진 항공기들이 이와 유사한 구조를 가지고 있으므로 향후 새롭게 접하게 될 기종을 배울 때에도

도움이 될 것으로 생각합니다. (설명 순서 및 내용은 대부분 PMDG 737NGX의 내용을 따라가며, 튜토리얼 등을 통해

간단한 운항이 가능한 분들을 대상으로 작성했습니다.)

우선 대략적인 개요가 잘 그려진 사진을 한장 보겠습니다.

맨 아래에 있는 PACK은 Pressure & Air Conditioning Kit의 약자로,

말 그대로 기내의 공기압과 온도 조절을 해주기 위한 장치인데, 정확히

말하자면 이 스위치를 On, Off, Auto의 위치에 놓음으로써 제트엔진의

운용중 발생되는 뜨거운 공기을 넣어 가공하거나 멈추게 하는 것입니다.

(엔진의 공기가 차단되면 기내로 공급할 공기도 존재하지 않겠죠!)

이 PACK을 통과한 따뜻한 공기(이하 Bleed Air)은 이후 일련의

처리 과정을 거치게 됩니다. (자세한 내용은 아래에)

왼쪽의 Trim Air는 30도 정도의 바람을 기내로 보내는 역할을 하며,

파란색으로 바뀌는 부분은 외부 공기와의 열 교환 및 그 과정에서

발생되는 수분 제거 과정 등을 거쳐 시원한 18도 정도까지 식혀집니다.

PMDG 737이나 747등의 Air 패널을 살펴보면 온도를 조절하는 놉

(knob)이 있는데, 잘 살펴보면 대략 18도에서 30도 사이까지 조절이

가능하다는 것을 알 수 있습니다. 바로 이 두가지 공기를 섞어서

적정 온도를 조절하는 것인데요, 만약 온도 조절 기능을 사용하지

않는다면 기본적으로 20~22도 정도의 바람이 나오게 됩니다.

그 외에 지상에서 승객들이 탑승하는동안 미리 적당한 온도로

맞추어둔 바람을 넣어주는 Ground Air, 기내의 공기를 일부 재사용

하는 Rrecirculation, 여압과 관계된 Outflow Valve도 보입니다.

             ※ B757 기종의 Air Conditioning

1. Bleed Air 시스템

굉장히 복잡해 보이지만 사실 간단하게만 보려고 한다면 복잡한 내용은 없습니다.

우선 엔진의 5단계(낮은 압력)와 9단계(높은 압력)의 Bleed Air가 사용되는데, 이륙을 포함한 대부분의 경우

5단계의 바람만을 사용하지만 Anti Ice 등 요구량이 많아지는 경우 9단계의 밸브가 자동적으로 조절됩니다.

하단에는 APU가 만들어내는 Bleed Air가 연결되어 있습니다. 엔진 스타트시에 이곳을 통해 APU Bleed Air가

엔진 Starter Valve로 전달됩니다.

NGX의 경우 시동을 걸 때 APU Bleed 스위치와 Engine Bleed 스위치를 모두 열어놓는 것이 일반적인데,

이때 Dual Bleed가 점등됩니다. 위의 그림에서 보이듯이 모든 Bleed Air가 같은 곳을 통하기 때문에 

Dual Bleed가 점등된 경우에는 엔진의 N1을 40% 이상 올리면 안됩니다. (엔진의 공기가 APU로 역류 위험)

주로 엔진 시동을 거는 도중 MCP 옆의 노란 Warning Panel에 Air Cond 경고가 뜨기도 합니다.

(Air 패널을 보면 빨간색 경보등이 들어와 있습니다.) 이는 Bleed Air의 온도나 압력이 계산된 것보다

초과되어 자동적으로 Bleed Air 밸브가 닫혔다는 뜻입니다. 잘못된 설정이 있는 곳을 점검한 후,

오버헤드 Air 패널에서 Trip Reset 버튼을 눌러주면 정상화 됩니다.

그 외에 Bleed Air는 Probe, Anti-Ice에도 사용되며, 유압을 유지하는 데에도 사용됩니다. (유압은 공기에 비해

압축이 거의 되지 않는 밀도 특성을 이용해, 저장되어 있는 여분의 액체를 관을 통해 밀어내어 큰 힘을 얻게 되는

원리를 사용합니다. 이 유압액을 밀어내기 위해서는 Bleed Air로 유압액 보관실 내부에 압력을 가해야 합니다.)

Isolation 밸브 및 그 외의 밸브들은 오버헤드 패널에서 해당 장치를 조작할 때 그대로 동작하는 것이므로

조금만 시간을 들여 살펴보면 이해하는데 특별히 어려운 부분을 없으리라 생각됩니다.

2. Air Conditioning Pack의 구조

1번의 그림처럼 엔진이나 APU, 지상 장치에서 유입된 공기는 이제 PACK을 통과하게 됩니다.

PACK은 꽤 다양한 절차를 거치게 되는데요, 앞서 언급한 Trim Air는 그대로 조종석이나 객실 쪽으로 전달되며,

일부는 외부의 차가운 공기와 맞닿듯이 지나가면서 열을 식히게 됩니다. 위 그림에는 내용이 없지만, 이 부분에는

오일이나 연료 등도 함께 지나가면서 적정 온도를 유지할 수 있게 되어있습니다.

이렇게 열을 빼앗긴 공기 내부에는 물방울이 맺히게 되는데, 잘 알려진대로 습한 공기는 기내의 장치들에

나쁜 영향을 끼치기 때문에 습기를 제거하는 과정도 거치게 됩니다.

중간에 보면 PACK TEMP CONT VALVE가 있는데, 온도 조절 기능이 꺼져 있더라도 이 밸브가 자동적으로

1차적인 온도를 조절합니다. (20~22도 정도)

3. Air Conditioning 분배 구조

이렇게 엔진에서부터 PACK을 거친 공기들이 마침내 Flight Deck(조종석)과 Cabin(객실)으로 분배됩니다.

팩 1을 통과한 공기의 일부는 조종석으로 들어가고, 나머지와 팩 2의 공기는 객실로 분배됩니다.

이때,  RECIRC FAN이 작동중이라면 객실의 공기중 일부가 다시 사용됩니다.

이는 각종 PACK의 부하와 Bleed Air의 요구량을 줄여줍니다.

일단 Mix Manifold에 모인 공기들은 객실의 각 위치로 분배되는데, 이 때 2차적으로 Trim Air와 함께 섞여

오버헤드 패널에서 설정한 온도로 맞춰지게 됩니다.

지상에서 연결된 공기는 이미 온도가 적절하게 맞춰진 상태로 탑승하는 승객들을 위해 사용됩니다.

이 Pre Conditioned Air를 사용할 때는 당연히 PACK을 꺼주는 것이 일반적입니다.

4. 비행 고도에 따른 기내 여압 (AUTO 모드)

마지막으로 가장 궁금해하실 여압(Pressurization)입니다.

오버헤드 패널에서 설정하는 부분은 이미 한글 튜토리얼 등에도 나와있는 바, 그 외의 부분만 몇자 적어봅니다.

위의 그림에서 보듯이 항공기의 고도가 올라감에 따라 기내에서 사람이 체감하는 고도는 다소 낮게,

그리고 서서히 올라갑니다.

Bleed Air에서 PACK을 거쳐 기내로 공급된 공기는 기체 후미의 Outflow Valve를 통해 다시 밖으로 배출됩니다.

단순히 생각해봐도 고도가 상승할수록 외부의 기압은 떨어지는데 공기가 빠져나가는 구멍을 완전히 막고 비행기

안으로 바람을 집어넣기만 한다면 기내 고도는 지상처럼 고정되는 대신 압력(PSI)이 급격히 올라가게 되겠죠.

기내의 고도가 완만한 상승을 유지하기 위해서 여압 패널의 놉이 AUTO 모드인 경우 Outflow Valve를 완전히

닫지 않고 조금 열어두어 서서히 Cabin Alt가 상승↑ (기내압은 떨어짐↓)하는 것을 볼 수 있습니다.

참고로 위의 그림에서 이륙과 착륙시에는 객실 고도가 더 낮게 떨어지는 것을 볼 수 있는데, 이착륙시에는

기본적으로 객실고도가 지상보다 200피트 정도 낮아지도록 여압이 조절됩니다. 따라서 737의 경우 설정하게 되는

착륙지의 고도는 약간 높거나 낮게 설정해도 큰 문제가 되지 않습니다.

현재 실제 운용되고 있는 대부분의 상업용 제트기의 경우 최대 순항고도에서의 실내 고도는 8000피트이며,

보잉 787의 경우 실내 고도가 7000피트로써, 타 항공기보다 신체적인 피로도가 감소하는 장점이 있습니다.

p.s. 갑자기 적게 된 글이라 다소 정리가 되지 않은 느낌이네요.

      사실 그리 대단한 내용도 아니고 상세한 내용은 다 빼먹었지만 대략적인 이해만을 위해 간략하게 적어봤습니다.

      보충할 점이나 틀린 부분이 있다면 댓글로 같이 완성해 주세요.

※ 이 글에서 참조되었거나 추가로 참고할만한 내용

http://www.b737.org.uk/airconditioning.htm

http://aircraftonline.webs.com/eeee.JPG

출처 : 플라이트 시뮬레이터

글쓴이 : namida 원글보기

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