냉장고와 에어컨의 발명

영국 런던에 사는 68세의 제이콥 퍼킨스는 얼음을 인공적으로 만드는 압축기를 만들어 1834년에 특허를 받았습니다. 퍼킨스는 압축시킨 에테르가 냉각 효과를 내면서 증발하였다가 응축되는 원리를 이용하였는데, 이 기계는 오늘날 가정용 냉장고가 탄생할 수 있는 계기가 되었다.

물론 요즘의 냉장고용 압축기에는 퍼킨스가 사용한 에테르 대신 암모니아와 프레온 가스 등이 냉매로 사용되고 있지만, 퍼킨스의 냉동 압축기 발명은 음식뿐만 아니라 세상을 한층 시원하게 변화시켰다.

19세기 말에는 세계 전역에 쇠고기를 배로 운반하면서 냉장고가 이용되었고, 또 질 좋은 포도주로 유명한 프랑스의 와인을 차갑게 보관하는 데도 사용되었다.

1974년에는 스위스의 라올 픽텟이 냉각제를 이산화황으로 바꾼 장치를 개발해서 인조 스케이트장을 만들어 낼 수 있도록 발명의 초안이 되어주었으며, 나아가 1902년 윌리스 케리어는 퍼킨스로부터 시작된 냉동 압축기로부터 에어컨을 유추해 냈고 브룩클린 인쇄소에 그 새로운 발명품을 설치하였다(8세기에 바그다드의 무하마드 후계자는 자신의 여름 별장의 벽들 사이에 수입한 눈을 저장해 놓곤 하였는데, 이처럼 자연을 이용한 것 외에 인공적으로 실내 온도를 변화시킨 것으로는 케리어의 에어컨이 사상 처음이다). 그후 얼마되지 않아 극장과 백화점에 에어컨이 모습을 드러냈다.


방안에 냉장고 10대를 틀어놓고 냉장고 문을 열어놓으면 방안의 온도는 내려갈까요? 아닙니다. 방안의 온도는 점점 상승하게 됩니다. 냉장고의 원리를 알아봅시다.
냉장고는 냉매를 압축시켰다가 팽창시켜 냉장고 안에 있는 물체의 온도를 낮추는 가전제품입니다. 냉장고의 핵심 부분은 바로 증발기와 응축기입니다. 증발기는 고압으로 압축되었던 냉매를 기체로 바꾸는 기관으로서, 팽창시 주위의 열을 빼았기 때문에 증발기 주위를 보면 하얗게 성에가 생기는 것을 볼 수 있습니다(거의 다 소모된 부탄가스통의 밑바닥을 못으로 구멍을 내는 순간 부탄이 구멍을 빠져나올 때 구멍 주위가 허옇게 변하는 것). 성에가 두텁게 끼게 되면 열전도가 잘 이루어지지 않아 음식물의 냉장보관의 효율이 떨어지게 됩니다.
증발기에서 팽창으로 인해 압력이 낮아진 기체는 압축장치를 지나면서 다시 고압의 기체로 변하게 됩니다. 바로 이 응축기가 이 고압의 기체를 다시 고압의 액체로 바꾸는 역할을 합니다. 정반대현상이기 때문에 응축기에서는 변화가 일어나면서 당연히 증발기에서 흡수했던 열만큼 이젠 주위로 방출을 하게 될 것입니다. 그래서 응축기가 있는 냉장고 뒷부분은 뜨뜻한 것이랍니다. 방안에 냉장고 10대를 틀어놓게 되면 응축기에서 방출되는 열에 의해 방안은 더욱 더워지게되는 겁니다. 그러니까 가정용 냉방기의 응축기 부분을 건물 밖으로 내어놓는 이유도 이젠 아시겠죠.
과거에 주로 사용하던 냉매는 프레온가스였습니다. 사람에게 무해하면서도 다른 물질과 거의 반응을 하지 않아 안정한 물질이라는 이유에서였습니다. 하지만 오존층을 파괴한다는 사실이 밝혀진 이 후 대체 냉매 개발이 연구되고 있습니다.