가전제품의 원리와 그의 발명가는? | 밸류체인타임스

안현준 인재기자
2024-02-03
조회수 3814

[밸류체인타임스=안현준 인재기자]  만약 우리가 가전제품이 없는 삶을 살고 있다면 어떻게 될까? 사람들은 여름에 에어컨과 선풍기없이 무더위를 견뎌야하고, 냉장고가 없어 음식을 오랫동안 신선하게 보관할 수도 없다. 또한 전자레인지, 전기밥솥 등이 없어 음식 조리를 할 수 없다. 이렇듯 우리 생활을 편리하게 해준 다양한 가전제품의 발명가는 누구일까?


에어컨


에어컨은 여름에 실내 공기의 온도, 습도를 조절하는 장치다. 에어컨의 기본 원리는 에어컨 속의 액체 냉매가 기화를 하는데, 이때 냉매의 상태가 변화하는 과정에서 주변의 열을 흡수하고, 주변의 온도는 내려간다. 냉장고 또한 이 원리를 사용하여 음식을 오랫동안 보관하도록 한다.


에어컨에 사용되기 위해서는 냉매에 조건이 붙는데, 기화점은 낮고 기화열은 높으며, 금속을 부식시키지 않고 낮은 온도에서도 액체 상태로 존재하는 냉매가 에어컨에 사용되기에 가장 좋다.


에어컨은 냉방 뿐만 아니라 제습도 할 수 있는데, 에어컨이 작동중일 때 공기중의 수증기가 차가운 물체를 만나 액화하게 된다. 이때 수증기가 액화되면 공기 중에 있던 수증기의 양이 줄어들어 제습의 역할도 할 수 있는 것이다.


에어컨의 원리를 간단하게 비유하면 얼음이 들어있는 페트병을 예로 들 수 있다. 얼음이 들어있는 페트병의 주위는 고체였던 얼음이 액체인 물로 융해되면서 융해열을 흡수하게 된다. 이때 주변의 온도는 내려간다. 또한 얼음에 의해 차가워진 페트병의 표면에 공기 중 수증기가 액화하여 페트병에 맺히게 되고, 이때 공기중의 수증기 양은 줄어들어 제습효과를 낸다. 여기서 에어컨의 원리는 페트병의 고체에서 액체로의 상태변화를, 액체에서 기체로 바뀌는 상태변화를 담는다.


에어컨을 처음으로 개발한 사람은 윌리스 캐리어다. 그가 에어컨을 처음으로 개발하기 전, 그는 버팔로 포지 컴퍼니라는 회사에서 일하고 있었다. 그는 1902년에 새킷-빌헬름 석판 출판사에서 여름에 고온과 습도에 의해 용지가 변질되어 출판을 제대로 할 수 없다는 통보를 받는다.


그는 이 통보를 해결하기 위해 기존의 난방기의 원리를 새로운 아이디어로 바꿨다. 기존 난방기는 뜨거운 증기로 채워진 파이프에 공기를 순환시켜 따뜻하게 만드는 원리로 가동됐다. 윌리스 캐리어는 여기에 뜨거운 증기 대신 냉매를 넣어 공기가 차가워지도록 하여 에어컨을 만든 것이다. 윌리스 캐리어가 최초로 만든 에어컨이 오늘날의 에어컨의 시초로 인정받는 이유는 윌리스 캐리어가 이 에어컨에 습도조절 장치를 추가하며 에어컨의 기본 기능인 온도 조절, 습도 조절, 공기 순환과 환기, 공기 정화의 기능을 갖추었기 때문이다.


전자레인지


전자레인지란 마이크로파의 성질을 이용하여 식품을 가열하는 조리기구로 고주파 전기장 안에서 분자가 심하게 진동하여 발열하는 현상을 이용한다. 보통 사람들이 음식을 간단하게 데우거나 냉동식품을 해동시킬 때 사용한다.


전자레인지의 원리는 다음과 같다. 먼저, 물은 극성 분자라는 것에서부터 시작한다. 물은 극성이기 때문에 전기장이 양과 음으로 진동할 때 분자가 매우 빠르게 회전하여 분자들끼리 서로 밀고 당기거나 충돌하는데, 이때 발생하는 운동에너지가 음식의 온도를 높여 음식을 데운다. 여기서 전자레인지에 들어있던 공기의 온도가 높아지지 않는 이유는 물은 극성분자인 반면, 공기는 무극성 분자이기 때문에 온도가 높아지지 않기 때문이다. 에탄올과 같은 다른 극성 분자들도 전자레인지에 데우면 온도가 높아진다.


전자레인지를 최초로 개발한 사람은 퍼시 스펜서다. 퍼시 스펜서는 레이더 제작 업체인 레이시온의 직원이었다. 그는 레이더 장비에 쓰일 마그네트론에 대한 연구를 하고 있었는데, 그가 주머니에 넣어뒀던 초콜릿 바가 녹아있었다. 이를 본 그는 순간적으로 말린 옥수수를 넣어야겠다는 아이이디어가 떠오른다. 팝콘이 튀겨지고, 달걀을 넣으니 달걀이 터져버리는 일이 발생한다. 퍼시 스펜서는 이것을 보고 마이크로파 발생장치를 붙인 금속상자를 만든다. 이것이 바로 최초의 전자레인지다.


전자레인지에 관한 괴담이 있다. 전자레인지로 음식을 조리하면 영양소가 변형되거나 파괴된다는 설인데, 이는 근거가 없다. 전자레인지의 원리는 물 분자를 회전시켜 운동에너지를 발생시킨 뒤 운동에너지로 음식을 데우는 것이다. 만약 이 과정에서 영양소가 파괴된다면 애초에 프라이팬에서 익혀서도 파괴되는 영양소라고 볼 수 있다.


전자레인지를 안전하게 사용하는 방법은 다음과 같다.

1. 전자레인지의 전자파가 걱정된다면 전자레인지에서 30cm 정도 거리를 두고 사용하는 것이 좋다.

2. 은박호일, 스테인리스, 알루미늄 용기는 마이크로파가 금속에 부딪혀 불꽃을 튀겨 전자레인지가 폭발할 수도 있으므로 절대로 사용해서는 안된다.

3. 계란 껍데기나 밤 껍질과 같은 단단한 음식을 전자레인지에 넣으면 내부 음식의 온도가 높아져 부피가 증가하여 폭발할 수도 있다.

4.전자레인지에는 유리와 도자기는 가능하지만 장시간 돌리면 깨질 수도 있다.

5.내열이 약한 플라스틱 용기는 사용해서 안되고, 내열온도가 높은 플라스틱 용기는 사용해도 된다.

6.실리콘 용기는 사용해도 된다.


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[밸류체인타임스= 안현준 인재기자]

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