[호기심 팩토리] 에어컨

[2329황정호]

1. 시청시각 : 2020.10.3 오전 10시~11시

2. 내용

에어컨은 실내온도를 낮추어 주거나 쾌적하게 유지해 주는 장치로 주로 여름에 사용되기 때문에 냉방장치라 불리기도 한다. 온도를 쾌적하게 유지해 주기 때문에 여름철의 필수품이기도 하다. 1인 가구가 증가하면서 에어컨의 수요는 계속 증가하고 있다. 하지만 에어컨이 시원한 바람을 내기 위해 사용하는 냉매인 프레온 가스는 오존층을 파괴해 지구 온난화의 주범으로 꼽히기도 한다. 에어컨은 어떠한 원리로 작동하는 것일까? 이 영상은 에어컨의 실내기와 실외기를 직접 분해하면서 에어컨의 원리를 설명해준다. 에어컨은 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 바꾸어 준다. 이때 기화기가 주위의 열을 빼앗아 준다. 하지만 기화기가 시원해진다고 해서 방 전체가 시원해지는 것은 아니다. 기화기 뒤에 달려 있는 팬을 통해 방 전체로 시원한 공기를 퍼뜨려 준다. 이 과정에서 냉매가 하는 일은 크게 두 가지이다. 첫째, 찬바람을 내도록 해준다. 둘째, 실외기 속에 있는 뜨거운 열을 배출해 준다. 이때 에어컨의 냉매가 없다면 에어컨의 역할을 제대로 할 수가 없다. 에어컨은 보일샤를의 법칙, 베르누이의 법칙 등이 적용되는 전자제품 이다. 베르누이 방정식은 '유체는 정상상태에서 위치에너지와 운종에너지의 합은 항상 일정하다'로 정의된다. 이는 에너지 보존법칙의 또다른 형태이다. 앞에서 에어컨의 냉매인 프레온 가스가 오존층을 파괴한다고 했었다. 그러나 1989년에 체결된 몬트리올 의정서에 의해 서서히 프레온 가스의 사용이 줄고 있고 최근에 개발된 에어컨의 대부분은 R410 냉매를 사용하고 있다. 냉장고는 냉매를 사용해 온도를 낮춘다는 공통점을 가지고 있는데 가장 큰 차이점은 냉장고의 경우 열기를 집안으로 배출하도록 한다는 것이다. 마지막으로 에어컨이 전기를 많이 소모하는 이유는 냉매를 압축하는 과정에서 많은 많은 양의 전기를 소모하기 때문이다.

3. 느낌

에어컨을 분해하는 영상을 보니 에어컨의 전체 크기 대비 부품이 차지하는 공간은 그리 크지 않았다. 그러면 에어컨을 좀더 작게 만들어 보아도 될 것 같다는 생각이 들었다. 스탠드 에어컨의 경우 그렇게 클 필요가 있을까? 인테리어 효과를 위한 것인가? 의문이 든다. 에어컨이 사용되는 원리 중 하나인 베르누이의 유체 역학이 항공기의 양력 계산, 송유관의 유량을 계산할 때 사용되는 것이 신기했다. 심지어 베르누이의 유체역학은 다이소에서 천원에 판매하는 분무기에도 사용된다. 강성태 선생님이 베르누이 라는 이름을 인터넷에 검색해 보면 같은 이름을 가진 사람들이 많이 나온다고 말씀하신 것과 그 사람들이 모두 같은 집안 사람이라는 것이 정말일까 궁금했다. 그래서 네이버에 베르누이를 직접 검색해보니 베르누이 가문엔 수학자와 과학자가 매우 많았다. 심지어 미적분 방정식도 베르누이 가문 사람이 만들었다. 유체 역학(유체의 위치에너지와 운동에너지의 합은 일정)을 창시한 다니엘 베르누이가 아버지 요한 베르누이와 죽을 때까지 라이벌이었다는 것을 알게 되었다. 어떻게 보면 한 가족의 이야기로써는 비극적인 이야기이지만 그 둘이 라이벌이었던 덕에 수학과 과학이 많이 발전할 수 있었다. 에어컨이 전기를 많이 쓰게 된 이유가 압축기 때문인데 누군가가 전기를 적게 사용하는 압축기를 개발해 주었으면 좋겠다. 전기를 적게 쓰는 압축기가 개발된다면 전기세 걱정 없이 마음껏 에어컨을 켤 수 있을 것이다. 부품이 몇 개 없어 보이는 에어컨에도 이렇게 많은 과학적 원리(보일-샤를 법칙, 다니엘 베르누이의 유체역학 등)가 들어가는 것을 알게 되었다. 물리를 공부할 때 그냥 에너지 보존법칙이라고 불렀던 이 이론이 에어컨을 만들 때 사용되는 것을 보니 과학은 내가 생각하는 것보다 훨씬 더 많이 우리의 실생활에 쓰이고 있다는 걸 느꼈다.