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김치냉장고와 냉장고의 차이

20세기의 100대 과학사건 중 하나를 꼽으라면 가정용 냉장고의 등장이다. 처음 선보인 냉장고는 냉동실과 냉 장실을 하나씩 갖춘 평범한 것이었다. 그 후 한 단계 진화해 양문형 냉장고, 3도어 냉장고를 넘어 이제 4도 어 냉장고까지 등장했다. 또 냉장고를 응용한 김치 냉장고와 와인 냉장고는 물론 화장품 냉장고, 쌀 냉장고, 반찬 냉장고까지 나오고 있다. 우리 생활에서 냉장고는 떼어놓을 수 없을 만큼 일반화됐다. 냉장고를 켜두면 냉장고 안은 항상 추운 상태를 유지한다. 그 원리는 무엇일까? 손등에 알코올을 발라 놓거나, 한여름에 뜨겁게 달구어진 시멘트 마당에 물을 뿌리면 물이 금세 증발하면서 시원해지는 것을 경험해 본 적이 있을 것이다. 이는 액체가 기체로 변화하면서 주위의 열을 빼앗아 가기 때 문이다. 액체가 기체로 바뀌기 위해서는 많은 열(에너지)이 필요하다. 이와 같이 물질이 상태 변화를 일으킬 때 생기는 온도와 압력의 변화를 이용하는 것이 바로 냉장고다. 냉장고 안에는 구불구불한 관이 있는데 그 속에는 냉매(冷媒)라는 액체가 들어 있다. 냉매는 ‘시원하게 만드 는 것을 도와 주는 물질’이란 뜻. 모터에서 압축된 이 냉매가 좁은 관을 통해 흐르다가 냉장실 안을 지날 때 는 관이 넓어져 압력이 낮아지면서 급속하게 기체로 변하여 냉장실 안의 열을 빼앗아가면서 냉장고 온도를 내린다. 냉장고에서 ‘윙’ 소리가 나는 것은 펌프를 돌리는 모터가 냉매라는 물질을 얇은 관을 통해 순환시키 는 것이다. 반대로 냉장고 뒤에 붙어 있는 방열관을 지날 때는 냉매가 압축되면서 열을 내놓고, 압축 펌프를 지나면서 다시 액체로 변한 후 냉장고 속으로 들어간다. 기체 상태의 냉매가 액체로 변하면서 내는 열은 송풍기를 통 해 밖으로 뿜어져 나온다. 냉장고 뒤쪽에 후끈후끈한 열이 나오는 것은 바로 이 때문이다. 냉장고는 냉기를 이용해 냉각하는 간접냉각 방식이다. 반면 김치냉장고는 인공 스케이트장처럼 냉매를 애용 해 냉장실 자체를 통째로 차갑게 냉각하는 직접냉각 방식으로, 한겨울 김장독을 땅속에 묻은 것과 같은 상태 를 만들어준다. 김치냉장고의 내부 표피에 살얼음이 있는 것도 이 때문이다. 냉기를 이용하는 간접냉각 방식은 온도제어가 정밀하지 못하다. 직접냉각 방식처럼 고체의 온도를 제어하 는 것보다 기체의 온도를 제어하는 것이 훨씬 어렵기 때문이다. 일반 냉장고는 냉장고 내에서 온도를 감지하 는 센서가 일정 온도 이상 올라가면 냉매를 이용해 다시 온도를 떨어뜨리는 과정을 반복한다. 그로 인해 온 도변화가 크다. 하지만 김치냉장고는 겨울철 땅속 김장독 온도의 기준인 0℃ 전후에서 일정한 온도를 유지해 김치의 신선도 를 지속시킨다. 정밀한 온도제어기술을 사용하고 내부 설계시 틈이 없게 했기 때문이다. 또한 김치 냉장고의 문도 온도 유지의 역할을 톡톡히 한다. 대부분의 김치 냉장고는 위에서 문을 열고 닫을 수 있거나 또는 서랍식으로 만들어 놓았다. 이는 차가운 냉기가 공기보다 무겁기 때문에 위로 솟아 나오지 않는다는 간단한 원리를 이용, 냉기의 증발을 막아 온도의 차이를 최소화시킨 것이다. 일례로 바깥 기온이 30도를 넘을 때 냉장고의 문을 열어 놓으면 냉장고 안의 온도가 10초마다 1도씩 올라간다. 그러므로 물건을 한번 꺼내고 넣고 하는 데 1분이 걸렸다고 하면 냉장고 속의 온도는 그 사이에 6도 가량 올라간 셈. 하지만 김치 냉장고는 거의 온도 변화가 없다. 이처럼 간단한 원리의 적용이 전대 미문의 히트제품을 만들어냈다. 재미있지 않은가! 출처: 월간조선 - 김형자의 과학 이야기
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