◎계명대 공성훈 교수 과학ㅇ의 달 학술대회서 밝혀/돌·흙·잔디·공기 활용… 온도 조절 거의 완벽/빙축열·지중 냉방 튜브시스템의 「원조」 주장

석빙고는 신라시대에서부터 고려시대,조선시대까지 겨울철 하천의 얼음을 저장했다가 여름철에 사용한 얼음 저장 창고로 널리 알려져 있다.이같은 석빙고의 장기적인 얼음 저장 원리는 현재 유럽 등지서 새로운 냉방 시스템으로 연구가 활발한 「지중 냉방 튜브시스템」「빙축열 시스템」의 원조라는 주장이 나왔다.

계명대 공대 건축공학과 공성훈교수는 26일 대덕연구단지내 국립중앙과학관에서 열린 과학의 달 기념 ’97한국전통과학기술학회 춘계학술대회에서 논문 「경주 석빙고의 여름철 실내환경 조건에 관한 연구」를 통해 『석빙고는 구조와 기능,효과 면에서 우리 조상의 온·습도 조절기술이 완전 정착단계에 있음을 알려주고 있다』고 밝히고 『이 원리를 이용하면 아직 실용화가 안된 각종 천연 냉방시스템 개발에 새로운 전망을 가져올 수 있을 것』이라고 말했다.

공교수는 이번 연구를 위해 전국(남한 지역)에 남아있는 석빙고 6개의 내외부 구조를 조사하고 경주시 인왕동 반월성 안에 있는 보물 66호 석빙고에 대해서는 온도와 습도의 조건 및 분포,변화상태,온·습도 조건의 상관관계를 측정·분석했다.

그 결과에 따르면 석빙고는 내벽은 열저장 능력(축열능력)이 가장 좋은 돌로 돼 있고 그 위를 흙으로 덮었으며 태양열로 인한 복사열을 최소화하기 위해 외부에 잔디를 심은 구조로 돼 있다.겨울철 얼음은 차게 얼린 석실안에 차곡차곡 저장된다.

얼음을 넣고 빼는 출입구는 작업자가 겨우 들어갈 만큼의 구멍만 남겨놓고 나머지는 봉분 형태로 덮었으며 출입구 상단부에는 바위로 턱을 두어 공기유입을 되도록 적게 함으로써 출입구를 통한 열손실을 최소화했다.또한 출입구 양옆에는 날개 모양의 구조물을 설치,겨울철 찬바람이 효과적으로 내부에 유입될 수 있도록 했고 천정에는 내부의 습기와 더운 공기를 배출하는 3개의 통풍구를 두고 있다.또한 바닥은 비탈지게 해 얼음 녹은 물이 밑으로 원활하게 빠지도록 했고 외부 바람에 의한 내부의 공기 유동 현상을 최소화하기 위해 외부 봉분 형태는 유선형으로 만들었다.

연구팀이 96년 8월말 실내 온·습도를 4일간 측정한 결과를 보면 실내 온도 조건의 분포 범위가 19.0℃∼20.3℃로 나타났다.이는 최고온도와 최저온도와의 차가 1.3℃에 불과한 것으로 실내 기온이 거의 일정하게 유지되는 것을 의미한다.

또한 통풍구 실내 온도의 교차범위도 2.7℃로 외기 온도의 교차범위 6.9℃보다 월등히 낮아 얼음의 장기 보관이 가능했음이 입증됐다.

공교수는 『석빙고 구조체의 축열성능과 잔디 식재에 의한 복사열의 효율적인 산란작용 등이 효과를 거둔 것으로 분석된다』고 밝히고 『현존하고 있는 6개의 석빙고가 동일한 구조인 것을 볼 때 우리나라에서는 일찌기 이 원리에 확신을 가졌던 것으로 생각된다』고 밝혔다.

현재 외국에서는 겨울철의 냉기나 여름철의 온기를 6개월간 땅속에 저장해 두었다가 사용하는 계절간 열저장시스템,지하에 열전도성이 좋고 내습성이 양호한 통기관을 매립해 여기에 공기를 통과시킨후 시원해진 공기를 여름철 실내 냉방에 사용하는 쿨링 튜브 시스템,값싼 심야전기를 이용해 얼음을 얼려 지하에 저장했다가 낮시간에 얼음을 통과한 찬공기를 이용하는 빙축열시스템 등이 활발히 연구되고 있다.

공교수는 『앞으로 공기유동 현상 해석등 추가적인 연구를 통해 석빙고의 원리를 규명,새로운 냉방 시스템의 실용화에 적용해 보고 싶다』고 밝혔다.