냉장고와 에어컨의 원리

누군가 인류 최고의 발명품을 꼽아보라고 한다면 나는 단연 냉장고와 에어컨이라고 자신 있게 말하고 싶다.

 

냉장고는 음식을 오랫동안 신선하게 보관할 수 있으며, 사시사철 얼음을 먹을 수 있는 마법과도 같은 일을 가능하게 해 주었다. 또한 여름철 무더위를 말끔히 해결해 줄 에어컨도 인류의 필수 아이템으로 자리 잡은 지 오래되었다.

 

이 2가지 인류 최고의 발명품 원리에 대해 알아보고 싶어졌다.

1. 냉장고

최초의 가정용 냉장고는 1913년 미국이었다.
기본 원리는 어떤 물질의 상태가 변할 때 열을 방출되거나 흡수하는 물리 현상을 이용하는 것이다. 냉장고의 냉매가 기체가 되고 다시 액체가 되는 과정을 끊임없이 반복하는 성질을 이용하는 것이다.

 

냉장고 뒷면이 뜨거운 이유는 무엇일까?
냉장고 안에 보관되는 음식은 내부의 열을 잃어 차가워지는 한편 그 열은 사라지는 것이 아니라 실내로 빠져나오기 때문에 냉장고의 뒷면이 뜨거운 것이다.

 

냉장고와 김치 냉장고의 차이는 있을까?
냉장고의 문 개폐 시 냉기가 빠져나가지 않도록 단속하는 능력이 김치냉장고가 더 강력하다. 김장과 같이 한번 담근 김치를 1년 내내 보관하며 맛의 변화 없이 먹기 위한 김치에 특화된 냉장고라 할 수 있다.

 

2. 에어컨

에어컨의 원리는 이렇다.

액체가 기체로 기화할 때는 열을 흡수하고 기체가 응축할 때는 열을 방출한다. 액체인 냉매가 기화될 때 주변에서 기화열을 흡수하는 현상을 이용하는 것이라 할 수 있다.

 

이해를 돕기 위한 예를 들어보면 꽁꽁 언 얼음 생수병을 방안에 놓아두면 생수병 안에 얼음(고체)이 녹으면서 물(액체)이 되며 주변의 열을 흡수하게 되는 원리인 것이다.

 

에어컨의 구조는 냉매를 구리파이프를 통해 실내기와 실외기를 반복적으로 오가며 순환하게 된다. 실내기에서는 압축하여 액체 상태가 된 냉매를 좁은 구멍을 통해 팽창시키고 냉매는 기체로 기화되며 주변 열을 흡수한다. 기화된 냉매는 실외기에서 압축하여 액체를 만들게 된다. 만들어진 액체는 온도가 높기 때문에 외부로 열을 배출한다.

 

-열역학 제 2법칙
열역학 제2법칙은 자연 세계를 지배하는 근본적인 원리이다.
엔트로피(무질서도)는 시간이 지남에 따라 증가하거나 일정하게 유지되며 모든 자연적인 과정은 엔트로피 증가로 이어진다.

 

이번 포스팅에서는 냉장고와 에어컨의 원리에 대해 알아보았다.

위에서 설명한 것처럼 결국 실외기의 분리 유무를 제외하면 냉장고와 에어컨의 원리는 동일하다.

 

우리의 일상생활 속에 인류에게는 없어서는 안 되는 2가지 제품이지만 지구에는 나쁜 영향을 주고 있다.

바로 냉매로 주로 사용해 온 프레온 가스는 지구의 오존층을 파괴하여 대기 오염을 일으키거나 지구 온난화의 주범이 되기 때문에 대체 가스를 개발하기 위한 노력이 진행되고 있다고 한다.