냉장고 : 냉장고 안은 왜 마르게 되는걸까?

▲ 간단하게 넣기만 하면 음식이 잘 상하지 않게 만들어주는 마법의 상자 

---

당연한 생활 필수품 냉장고

---

 1인 가구가 많은 이 시대에도 각 가구당 하나씩은 무조건 필수로 가져가는 제품은 냉장고가 유일할 것이다. 요리를 하든 하지 않든 배달로 남게되는 음식을 저장하기 위해서라도 냉장고는 없어서는 안될 제품이기 때문이다. 현 세대는 이러한 제품을 싸게 언제가 누구나 구비하며 살수 있는 시대가 되었지만 인류는 이렇게 냉기를 365일 가질 수 있는 상자를 가진지 얼마 되지 않았고, 이러한 냉기를 가지고자 하는 인류의 열망은 오래된 것이다. 

 

 먼나라 이야기를 하지않고도 우리나라에서도 알다시피 석빙고를 운영하여, 겨울에 만들어진 얼음을 미리 보관하여, 여름에도 사용이 가능하도록 하는 저장고가 있었다. 놀랍게도 기록으로 확인된 것만 해도 신라시대때 부터 있었고, 조선때까지도 이러한 기록들이 남아있다고 한다. 얼음은 매우 귀했기 때문에, 얼음의 배급 및 저장은 국가적인 중요한 국책사업이였고, 이러한 얼음의 관리를 위해 5품 이하의 많은 관원을 두어 관리하게 하였다고 한다. 

 

 이 정도로 냉기를 지속하여 보관한다는 것은 국가에서 다스려질 정도로 중요하며, 사용처 또한 귀하기에 왕실 및 고급 관리들의 저장 및 의료, 식용으로 사용되어졌다. 이러한 것을 냉기를 만들어내는 제품을 현세대의 우리는 당연하듯이 사용되고 있음이 놀랍지 않은가? 하여 이번 포스팅은 냉장고의 원리 및 관리법에 관하여 알아보고자 한다.

---

냉장고의 원리

---

냉장고의 원리는 간단하게 말하면 손등에 물을 한방울 떨어뜨리고 닦아내면 수분이 약간 남는데 이때 조금 있으면 그 부분만 시원하게 느껴진다. 이 것은 손등에 남아있던 수분이 수증기로 날아가면서 손등의 열을 뺏어 가기 때문인데, 냉장고는 이러한 기화되면서 열을 내리는 현상을 인위적으로 반복적이게 일으켜 만드는 것이다. 

 

  냉장고는 이러한 메커니즘을 가속화 시키기 위해서 냉매라는 것을 사용하며, 냉매는 액체 상태에서 기체상태로 변하기를 매우 쉽게 오고갈수 있기때문에 기화에 의한 온도변화를 쉽게 만들어 낼수 있다. 

▲ 냉장고의 작동 사이클

냉매는 위의 4가지 단계를 거치게 되는데, 우선 냉매가 쉽게 기화할 수 있도록 압축기에서 고온, 고압의 기체상태의 냉매로 만들어 고압의 상태인 냉매는 관을 타고 응축기로 이동하게 된다. 응축기는 열을 발산시켜주면서 기체였던 냉매를 액체로 바꿔주는 역할을 하며, 이때 아직 고압은 유지한 채로 모세관으로 넘어가게 된다. 고압의 액체 상태는 다시 저압이 되어야 기체로 기화가 가능한데 이때 고압을 저압으로 바꿔주는 방법으로 가느다란 관을 통과시켜 냉매가 지나가는 속도를 빠르게하여 기압을 낮춰준다. 그리고 이러한 저온 저압의 액체인 냉매는 증발기로 가서 열을 빼앗고 기체가 되고, 이 기체는 다시 압축기로 가는 것이다. 

 

POINT! 냉매는 압축기, 응축기, 모세관, 증발기를 거쳐 액체에서 기체로 오가게 되고 이때 열을 빼앗게 된다. 

---

냉장고에 음식을 두면 왜 수분이 마를까?

---

 위의 냉장고의 원리에서 봤듯이 냉매는 냉장고의 온도를 차갑게 해주는 핵심이지만 이 것이 냉장고 안의 음식물에 닿는 것은 아니다. 만약 우리가 쓰는 냉장실 안으로 냉매가 들어온다면 냉매는 기화하여 수중으로 다 날아가 버릴것이기 때문에 냉매는 배관 파이프 안에서 계속 돌기만 하면서 파이프로 전해지는 열전도에 의해 온도차가 날 뿐이다. 

 

 그렇다. 냉장고의 원리는 냉자고 안 음식의 수분이 날라가는 것과는 상관이 별로 없는 걸로 보인다. 그럼 어떠한 문제인걸까? 바로 냉장고의 냉각 방식에서 나오는 차이일 것이다. 

 

 냉장고는 냉각방식에서 크게 2가지로 나눌수 있는데 

 

  1) 직접냉각방식 

    : 소위 직냉식이라 불리며, 냉매에 의해 차가워진 파이프의 냉기를 자연 대류의 흐름에 맡겨 냉기를 바로 전달하는 방식이다. 

 

 GOOD - 1) 냉장고 문이 열려도 많은 열이 밖으로 나가지 않아 열손실이 적은 편이다.

             2) 자연스러운 대류에 의한 열전달 방식이므로, 수분 손실이 적다. 

             3) 간접식에 비해 냉각력이 크다.

 

 BAD - 1) 거쳐서 오는 것이 없이 냉각된 파이프에서 직접적으로 전달하는 만큼  성에가 매우 자주 끼게 된다. 

          2) 냉매 배관이 냉장고 벽에 매립된 경우가 많아 성애를 제거하기 위해 칼로 긁거나 타공을 하다가 냉매배관이

            터지면 냉장고가 바로 고장나고, 수리가 불가능하게 된다. 

 

   2) 간접냉각방식

     : 간냉식이라 불리며, 송풍기를 추가로 설치하여, 팬에 의해 냉기를 순환시켜 냉각시키는 방식이다. 

 

  GOOD - 1) 직냉식의 단점이였던 성에가 거의 생기질 않는다. 

             2) 냉매배관의 구간이 짧기 때문에 배관이 터져서 못쓰게 되는 경우는 거의 없다

 

  BAD - 1) 문을 열게되면 송풍기에 의해 냉기가 밖으로 나오기 쉽다.

           2) 팬을 추가로 돌리기에 열손실이 크다.

           3) 냉장고 안에서 인위적으로 공기를 순환시키기에 음식물의 수분이 마르기 좋다. 

 

 우리나라의 대형냉장고는 모두 간냉식을 쓰고있다. 즉 간냉식의 특성상 냉장고 안은 계속해서 인위적인 바람이 불고 있는 상태이기에 밖에 둔 상태보다 더 빨리 수분을 뺏기게 되는 것이다. 즉, 수분을 뺏기면 맛이 없어지는 음식은 냉장고에 넣을때 바람의 영향을 덜 받을수 있도록 랩을 씌워서 넣어주는 것이 좋다. 아니면, 직냉식의 냉장고에 넣어주면 좋은 것인데, 우리나라의 경우 직냉식의 냉장고는 소형냉장고이거나 김치냉장고에서 많이 사용하게 되므로 수분기를 유지해야 하는 음식은 김치냉장고에 넣었을 때 유리하다는 것을 알 수 있다.

 

POINT! 대형냉장고에서 많이 사용하는 간냉식은 팬에 의한 대류이기에 냉장고 안의 음식이 마르기 쉽다.

POINT! 김치냉장고에서 많이 사용하는 직냉식은 자연대류 방식이기에 수분이 필요한 음식 저장하기 좋다.