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에어컨은 공기의 온도를 낮춰 집안을 시원하게 만들어 주는 냉방 장치예요. 기온에 따라 바람의 온도가 변하는 선풍기와는 달리, 에어컨은 항상 차가운 바람을 만들어낼 수 있지요. 이건 에어컨 안에 ‘냉매’라는 특별한 물질이 끊임없이 순환하고 있기 때문이랍니다.

냉매는 기체와 액체 상태를 오가며 주변의 열을 흡수해서 온도를 낮추는 물질이에요. 반대로 열을 내보내 온도를 올릴 수도 있지요. 에어컨의 경우, 실내에서는 냉매가 열을 흡수해서 차가운 바람을 만들고, 바깥에서는 실외기를 통해 뜨거운 열을 내보낸답니다.

에어컨 속 냉매의 이동을 좀 더 자세히 알아볼까요? 냉매는 증발기 → 압축기 → 응축기 → 팽창 밸브를 끊임없이 순환해요. 먼저, 증발기에서는 액체 상태의 냉매가 주변의 열을 흡수해 기체로 변하면서 에어컨의 차가운 바람을 만들어요. 이후 증발한 냉매는 ‘압축기’를 거치며 급격하게 부피가 줄어들지요. 그러면 기체 분자끼리의 충돌이 많아지면서 열이 발생한답니다.

뜨거워진 기체 상태의 냉매는 응축기에서 열을 내보내면서 다시 액체 상태가 돼요. 이때 내보내는 열은 실외기의 뜨거운 바람으로 뿜어져 나온답니다.

그 다음, 냉매는 ‘팽창 밸브’를 거치면서 순간적으로 부피가 늘어나요. 그러면 압축기에서와는 반대로 압력이 낮아지면서 온도가 낮아지지요. 온도가 낮아진 액체 상태의 냉매는 다시 증발기로 들어가서 기체가 되며 차가운 바람을 만든답니다.

 

그 다음, 냉매는 ‘팽창 밸브’를 거치면서 순간적으로 부피가 늘어나요. 그러면 압축기에서와는 반대로 압력이 낮아지면서 온도가 낮아지지요. 온도가 낮아진 액체 상태의 냉매는 다시 증발기로 들어가서 기체가 되며 차가운 바람을 만든답니다.
◀ 아프리카 수단 지역에서 사용되는 지어 항아리의 모습.

지어 항아리는 큰 항아리 안에 작은 항아리가 들어 있는 구조예요. 두 항아리 사이에는 흙이 채워져 있지요. 이 흙에 물을 부으면 흙 속의 물이 작은 항아리의 열을 흡수하면서 수증기가 되어 바깥쪽 항아리의 작은 기공들을 통해 빠져 나온답니다. 그 결과, 작은 도자기의 온도가 바깥보다 20℃ 정도 낮아지지요.

코카콜라에서는 지어 항아리에서 영감을 받은 ‘바이오 쿨러’를 제작해 콜롬비아 아이피르 지역에 선물하기도 했어요. 바이오 쿨러 역시 내부에 흙이 들어 있고, 이 흙에는 그늘막 역할을 하는 식물들이 심어져 있답니다. 식물에게 물을 줄 때 흙에 흡수된 물이 증발하면서 온도를 낮추지요.
2500년 전 고대 페르시아에선 ‘야크찰(Yakchal)’이라는 건물을 짓기도 했어요. 야크찰은 거대한 구덩이 위에 원뿔 모양의 지붕을 씌운 모양으로, 그 옆엔 커다란 수로가 연결돼 있지요. 수로에서 흐르는 물이 야크찰 내부의 열을 흡수해서 증발하며 온도를 낮춘답니다. 또한 야크찰 내부의 차가운 공기는 커다란 구덩이에 저장돼 냉방 효과가 올라가지요.

연구실에 설치된 에어컨을 한참 살펴보던 시원이는 뭔가를 알았다는 듯 환호성을 질렀어요.

“드디어 문제를 찾았다! 에어컨 플러그가 안 꽂혀 있었어!”

드디어 에어컨이 작동되고, 비밀과학수사대 친구들은 시원해진 연구실을 마음 놓고 구경했어요. 그러던 중, 시원이의 눈에 연구실 책상 위에 있는 오래된 흑백사진 하나가 눈에 들어왔답니다. 두 남자가 어깨동무를 하고 있는 사진이었지요. 그런데 사진을 본 시원이는 깜짝 놀랐어요.

“이 사람은 우리 아빠잖아! 아빠 사진이 왜 여기에 있지?”

오로라 역시 시원이의 이야기를 듣고 깜짝 놀랐답니다.

“그 옆에 서 있는 사람이 우리 아빠야…! 도대체 무슨 일이지?”

바로 그때, 누군가 연구실 문을 벌컥 열고 들어왔어요.

“아니? 연구실에 손님이 왔구먼!”