박승식님의 전체 분야 답변 목록 - 29 페이지 ㅣ 궁금할 땐, 아하!

에어컨은 누가 개발하였는지 궁금합니다

안녕하세요. 에어컨의 원리는 액체상태의 냉매가 팽창하면서 기체로 될 때 주위로부터 열을 빼앗아 온도를 내리는 것이다. 기체 상태의 냉매는 다시 압력을 받아 액체상태로 변해 앞서의 과정을 반복한다.보통 냉매로는 프레온가스가 많이사용됐다. 그러나 프레온이 오존층 파괴의 주범이라는 것이 밝혀지면서 대체재를 찾기 위한 노력이 진행됐다.프레온 가스 등의 냉매를 압축하는 과정은 에너지를 많이 소비하며 윙윙거리는 냉장고 특유의 소음을 발생시키는 단점이 있다. 그래서 대체재는 아예 냉매 형태가 아닌 것을 선호하게됐다.이런 노력의 결실로 지난해 초 냉매 없이 작동되는 냉장고가 개발됐다. 냉장고는 에어컨과 같은 원리이므로 냉매 없는 에어컨을 개발한 것과 마찬가지다.냉매를 대체한 것은 바로 자석이었다. 미국 에임즈 연구소의 칼 슈나이더교수 연구팀이 개발한 자석 냉장고는 자기장을 걸어주면 열을 발산하고 자기장에서 벗어나면 반대로 온도가 내려가는 이른바‘자기(磁氣)냉동’성질을 이용한 것이다. 자기냉동으로 발생한 온도차는 자석 주변을 흐르는 냉각수로 전달돼 냉장효과를 낸다.에임즈 연구소는 상온에서도 자기냉동 효과가 뛰어난‘가돌리늄 합금(Gd5(Si2Ge2))’을 이용했다. 가돌리늄 합금이 채워진 바퀴는 영구자석사이를 회전하면서 자기냉동 효과로 냉각수를 냉각시킨다.자석 냉장고는 냉매에 따른 소음과 환경파괴의 단점을 상당 부분 해결해 줄 뿐 아니라 에너지 절감 효과도 있는 것으로 알려졌다. 자석냉장고에서 필요한 에너지는 가돌리늄 합금 바퀴를 회전시키고 물을 순환시키는 데 필요한 아주 적은 양이기 때문이다.자기냉동 원리는 1920년대에 처음 밝혀졌다. 당시 초전도자석으로 강한 자기장을 걸어 냉각효과를 얻는 장치가 개발됐지만 초전도자석이 -263℃의 극저온에서 작동하기 때문에 활용도가 낮았다. 이에 비해 에임즈 연구소는 1996년 가돌리늄 합금이 상온에서 자기냉동효과를 보인다는 것을 밝혀내 이 문제를 해결했다.국내에서는 지난해 한국과학기술원 재료공학과 이재영교수팀이 냉매대신 수소를 이용하는 방법을 개발했다. 기술의 핵심은 수소저장합금. 이 물질은 압력이 낮아지면 저장하고있던 수소 기체를 내보내는데 이 때 주위의 열을 흡수하면서 온도를 떨어뜨린다.이를통해 3분이내에 주위온도를 영하 30도까지 낮출 수 있다. 반대로수소가 들어올 때는 열을 방출하기 때문에 난방기로도사용할수있다.자석이냐 수소냐, 차세대 에어컨을 둘러싼미국과 한국 과학자의 경쟁이 올 여름을더욱 달구고있

학문 / 전기·전자

23.01.10

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