[이은경의 유레카] 산업재, 소비재, 복지재…에어컨의 과학사

입력 : ㅣ 수정 : 2018-08-13 22:48

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냉장고와 에어컨은 더위와 열기에 맞서 개발된 대표적인 기술이다. 두 기계의 겉모습은 다르지만 열을 퍼내 낮은 온도를 유지시키는 펌프라는 기본 기능은 같다.
윌리스 캐리어 박사
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▲ 윌리스 캐리어 박사

어떻게 열을 퍼낼까. 18, 19세기 과학자들은 물질이 고체, 액체, 기체 상태로 바뀌는 상(相)변화 과정에서 열이 흡수되거나 방출된다는 사실을 발견했다. 물질이 고체에서 액체로, 액체에서 기체로 바뀔 때는 열이 흡수되고, 반대로 기체에서 액체로, 액체에서 고체로 바뀔 때는 열이 방출된다. 이 원리에 따라 상변화 과정을 통제하면 열펌프로 사용할 수 있다. 그리고 마침내 좁은 관을 지나는 냉매 물질의 압력을 조절해 상변화를 일으키는 방법이 개발된 것이다.

가장 먼저 제빙기와 냉장고가 만들어졌다. 고기와 생선을 여름에 보관하기 위해서는 얼음이 반드시 필요했다. 제빙기 등장 이후 식재료를 얼려서 유통하는 이른바 ‘냉동식품’도 나타났다. 초기의 제빙기와 냉장고는 대용량의 산업용, 상업용이었다. 현재 널리 쓰이고 있는 가정용 냉장고는 여러 초기 모델을 거쳐 1920년대 제너럴 일렉트릭(GE)의 전기 냉장고가 시장 표준이 되었다.
이은경 전북대 과학학과 교수
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▲ 이은경 전북대 과학학과 교수

에어컨도 처음엔 산업용으로 개발됐다. 에어컨은 고온다습한 여름에 인쇄공장에서 종이가 눅눅해지고 잉크가 번지는 것을 막기 위해 미국에서 1902년에 개발되었다. 이 프로젝트를 맡았던 엔지니어였던 윌리스 캐리어는 1915년에 회사를 세우고 에어컨을 본격적으로 생산했다. 캐리어 에어컨은 온도와 습도를 동시에 조절해 실내 공기를 쾌적하게 만들었기에 대규모 상업시설에서도 환영받았다. 미국 남부의 부자들도 집에 에어컨을 들여놓기 시작했다.

냉장고와 에어컨이 가정용 소비재로 본격 자리잡기 시작한 것은 1950년대 이후다. 특히 2차 세계대전 직후 미국에서 경제붐을 타고 대량생산, 대량소비 시대가 열리면서 냉장고와 에어컨은 세탁기 등 다른 백색가전과 함께 중산층의 필수 소비재가 되었다. 물론 에어컨은 지역별 계절 특성에 따른 수요 차이가 있기는 했다.

한국에서도 사정은 비슷했다. 가정용 냉장고와 세탁기는 1970년대부터, 가정용 에어컨은 1990년대부터 대중화되었다. 에어컨의 대중화가 늦었던 것은 서구에서 에어컨이 냉난방 기능을 동시에 하는 것과 달리 온돌난방을 하는 우리나라에서는 냉방기로만 사용돼 용도가 제한적이었고 전력 소모도 컸기 때문이다.

시간이 흘러 2018년 여름, 역대 최악의 더위를 겪으면서 우리의 생각은 급격하게 바뀌었다. 에어컨이 더이상 여러 소비재 중 하나가 아니라 생존 차원의 필수재라는 인식이 생긴 것이다. ‘냉방복지’라는 새 단어는 이런 인식을 분명히 보여 준다.

이런 인식의 변화에 맞게 기술 변화가 뒤따라야 한다. 에어컨이 필수재라면 에어컨의 기술 스펙은 더 다양해져야 한다. 사람들이 형편에 맞춰 선택할 수 있도록 에어컨의 에너지 효율이 높아져야 하고 크기와 용량이 다양해져야 하는 한편 다른 첨단 기능은 빼고 냉방에 집중한 단순한 제품도 나와야 한다. 경우에 따라 정부는 이런 제품 개발을 지원하거나 저소득층의 제품 구입 비용 일부를 지원해야 할 수도 있다. 전 지구적인 기후변화 때문에 이런 더위가 올해만의 문제가 아니기 때문이다.

내년 여름까지는 1년밖에 남지 않았다.
2018-08-14 29면
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