김치냉장고가 일반 냉장고보다 온도의 편차를 최소화하여 식품의 미생물 활동을 억제하고 신선도를 오래 유지하는 정온 유지 원리는 무엇인가요?

Question

이충흔 · Accepted Answer

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.김치냉장고가 온도의 편차를 극소화하여 식품의 신선도를 유지하는 원리는 직접 냉각 방식, 냉기 손실 차단 구조, 정밀 제어 알고리즘 및 열용량 확보의 결합에 있습니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.팬을 이용해 찬 공기를 강제로 순환시키는 일반 냉장고의 간접 냉각 방식과 달리, 김치냉장고는 저장실 메탈 벽면 내부에 냉매 관을 촘촘히 매립하여 벽면 전체를 직접 차갑게 만드는 직접 냉각 방식입니다. 차가운 바람을 직접 쏘이지 않으므로 내부 온도가 구역별로 불균일해지는 현상이 없고, 식품의 수분 증발을 막아 80~90%의 고습도 상태와 정온을 유지합니다. 이는 땅속에 묻어둔 전통 장독대의 열 전달 방식을 모방한 것입니다.그리고 여닫이문 방식의 일반 냉장고는 문을 열 때 내부의 차가운 공기가 바닥으로 흘러내려 내부 온도가 크게 출렁이지만, 김치냉장고의 뚜껑식이나 밀폐 서랍 구조는 문을 열어도 차가운 공기가 저장실 내부에 그대로 고여 있게 됩니다. 외부 기온 변화가 내부로 전달되지 않도록 일반 냉장고에 비해 두껍고 밀도가 높은 우레탄 단열재를 전면에 배치합니다.전용 밀폐 용기에 담긴 김치와 액체 성분은 그 자체로 커다란 열용량을 가집니다. 온도가 잘 변하지 않는 덩어리가 밀집해 있어 문을 잠시 여닫더라도 음식 자체의 온도는 거의 영향을 받지 않고 안정적으로 유지됩니다.

김지호 · Answer

안녕하세요. 김치냉장고가 일반 냉장고보다 식품을 오랫동안 신선하게 보관할 수 있는 핵심 원리 중 하나가 바로 온도 변화를 작게 유지하는 정온 기술인데요, 일반 냉장고는 내부 온도를 낮추기 위해 냉각과 정지를 반복하는 과정에서 비교적 큰 온도 변화가 발생할 수 있습니다. 특히 문을 자주 열거나 따뜻한 식품을 넣으면 내부 온도가 빠르게 변하는데요, 반면에 김치냉장고는 김치의 발효 속도를 안정적으로 조절해야 하기 때문에 설정한 온도를 일정하게 유지하는 데 초점을 맞춰 설계되는 것입니다.

정온 유지에는 여러 기술이 함께 사용되는데요, 우선 냉각 장치가 내부 온도를 감지하는 센서와 연결되어 있어 온도가 설정값에서 벗어나면 냉각 작동을 조절합니다. 또한 저장실 자체를 냉각하는 방식에서도 차이가 있습니다. 일반 냉장고는 차가운 공기를 순환시키는 방식이 많이 사용되지만 김치냉장고는 저장 공간의 벽면을 직접 냉각하는 방식 등을 활용해 내부 온도가 급격하게 변하는 것을 줄이기도 합니다. 여기에 저장실의 단열 성능을 높이고 냉기가 외부로 빠져나가는 것을 최소화해 온도 변동을 억제합니다. 김치냉장고에서 중요한 또 하나의 요소는 냉기의 순환과 위치별 온도 차이를 줄이는 것인데요, 냉장고 내부에서 찬 공기가 한곳에 집중되면 위치에 따라 온도가 달라질 수 있는데 김치냉장고는 저장 용기와 저장실 주변의 온도를 비교적 균일하게 유지하도록 설계됩니다. 일부 제품은 각각의 저장 공간을 독립적으로 온도 제어할 수 있어 김치뿐 아니라 채소나 육류처럼 서로 다른 온도를 필요로 하는 식품을 적절한 조건에서 보관할 수 있습니다.

온도를 일정하게 유지하면 식품의 미생물 활동과 화학적 변화도 상대적으로 느려지며, 김치의 경우 온도가 높아지면 유산균의 발효가 빠르게 진행되면서 산도가 빠르게 증가할 수 있지만 낮은 온도를 안정적으로 유지하면 이러한 변화 속도를 늦출 수 있습니다. 채소 역시 온도 변화가 반복되면 호흡 작용과 수분 손실이 증가하면서 쉽게 시들 수 있기 때문에, 정온 기술은 단순히 낮은 온도를 만드는 것이 아니라 식품이 놓인 환경의 변화를 최소화해 품질 변화 자체를 늦추는 기술이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.