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에어컨의 원리
초절전, 공기청정, 고온살균, 로봇필터청소…. 여름을 앞두고 판매전쟁에 나선 에어컨 업체들은 각종 첨단 기능을 앞세워 소비자의 호주머니를 공략한다. 그러나 에어컨의 기본적인 기능은 예나 지금이나 변함없이 습기를 줄이고 공기를 냉각하는 것이다. 고대 로마인은 집 안을 시원하게 하기 위해 찬 물이 순환되도록 벽 뒤에 수도관을 설치했고, 2세기 중국인인 딩 환은 직경이 3m에 달하는 회전하는 바퀴가 달린 팬을 개발해서 연못 주위의 찬 공기를 집 안으로 끌어들였다. 이와 같이 공기를 순환·냉각시키려는 시도는 오래 전부터 이어져 왔다. 1758년 밴자민프랭클린(1706-1790)과 그의 동료인 존 하들리(1731-1764)는 수은 온도계에 에테르를 적신 후 계속 풀무질을 해 에테르를 증발시켜 온도를 -14℃까지 떨어뜨렸다. 이 실험은 현재 우리가 잘 알고 있는 사실-물질이 상태변화를 할 때 열의 흡수나 방출이 일어난다. 열이 흡수되면 온도가 내려가고 열이 방출되면 온도가 올라간다. 액체인 에테르가 증발하는 것은 기체로 상태 변화하는 것이고 이 때 열을 흡수하여 온도가 내려간다. 마이클 패러데이(1791-1867)는 1820년에 압축-액화된 암모니아가 다시 기화할 때 공기가 차갑게 변하는 것을 발견했다. 암모니아의 독성이 문제였으나 아무튼 모든 현대의 냉각 기술은 마이클 패러데이의 발견에 바탕하고 있다고 볼 수 있다. 1842년에는 존 고리에가 패러데이의 압축 기술을 얼음을 만드는 데 이용했고 1902년에 미국의 윌리스 하빌랜드 캐리어가 최초의 상업적인 에어컨을 만들어 인쇄 공장에 이용했다. 캐리어의 설계 역시 패러데이의 암모니아에 의한 냉각 시스템에 기초한 것이다. 초기 에어컨과 냉장고의 냉각제로 암모니아, 염화메틸, 프로판 등의 기체가 쓰였는데 독성과 가연성 때문에 이러한 기체들이 누출될 경우 위험했고 사고도 잦았다. 1920년대 인체에 안전한 프레온을 개발했으나 이후 프레온이 대기의 오존층을 파괴한다는 사실이 밝혀졌다. 현재 에어컨에 가장 많이 사용되는 냉매는 R-22로 알려진 HCFC인데 역시 오존층을 파괴하는 물질이다. 이 R-22는 우리나라의 경우 2013년까지 생산·수입을 제한해 2030년에는 완전히 금지될 전망이다. |