옛날 석빙고의 과학적 원리가 뭔지 궁금해요.

Question

우리 조상들의 지혜를 통해 다양한 생활용품이 과학의 발달로 인해 진화되었는데요. 조선시대 냉장고였던 석빙고는 어떤 과학적 원리로 가능했는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

석빙고는 지하에 위치하며, 그 안은 차가운 온도를 유지하기 위해 지하의 자연적인 온도와 지하수의 영향을 받습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김현준 과학전문가입니다. 석빙고는 고온과 습기의 영향을 최소화하여 음식을 오랫동안 신선하게 보존하는 전통적인 냉장보관 방식 중 하나입니다. 이는 증발 냉각 원리와 열역학적 원리를 활용합니다.

1. 증발 냉각 원리: 석빙고의 주된 작동 원리는 증발 냉각 원리입니다. 석빙고 안의 물이 토막 나거나 흙이 침투할 수 있는 작은 구멍이 있는 통에 담겨 있습니다. 외부 공기의 열이 이 통을 통과하면서 안의 물이 증발합니다. 증발은 열을 흡수하고 주위의 온도를 낮추는 과정이기 때문에, 석빙고 안의 물이 증발하면서 열을 흡수하여 그 주변을 냉각시킵니다.

2. 열역학적 원리: 석빙고의 다른 원리는 열역학적 원리를 활용한 것입니다. 석빙고 내부의 습도와 온도는 고정되어 있으며, 외부의 공기는 석빙고 내부로 들어오기 어렵게 되어 있습니다. 이렇게 되면 석빙고 내부는 증발 냉각과 함께 고온 고습의 영향을 최소화하면서 식품을 오랫동안 신선하게 보존할 수 있게 됩니다.

즉, 석빙고는 주로 증발 냉각 원리를 기반으로 하며, 열역학적인 원리를 이용하여 외부의 열과 습기의 영향을 최소화하여 음식을 보존하였습니다.

Answer 3

안녕하세요. 안상우 과학전문가입니다.

우리는 동굴에 들어갔을 때 시원함을 느끼게 됩니다.

이 시원함이 느껴지는 원인은 바람이 한쪽으로만 불며 열을 이동시키기 때문인데 이런 열을 이동시키는 원리를 이용해서 자연적으로 냉장고 형태의 석빙고를 만들게 되었습니다.

Answer 4

안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.

석빙고는 공기의 대류 현상, 열 전달의 차단 등 과학 원리를 적절히 이용한 건축물이다. 이 때문에 별도의 냉각 시설을 사용하지 않고도 한여름까지 얼음을 보관할 수 있었다.

① 천장에는 1~2미터 간격으로 5개의 아치형 홈(움푹 들어간 공간)을 만들어 두었다. 이 홈으로 내부의 더운 공기가 올라가 환기구를 통해 빠져나가도록 했다. 이는 찬 공기는 밑으로 가라앉고 더운 공기는 위로 올라가는 성질을 이용한 것이다.

② 얼음을 보관하려면 물과 습기를 차단하는 것이 중요하다. 우선 물이 빨리 밖으로 빠져나갈 수 있도록 배수로를 만들었다.

③ 얼음과 얼음 사이 틈에는 볏짚이나 갈대를 채워 넣어 더운 공기가 들어가지 못하게 했다.

④ 빗물과 습기가 스며드는 것을 막기 위하여 석빙고 외부에 석회와 진흙으로 방수층을 만들었다.

⑤ 입구는 겨울철에 찬 공기가 쉽게 들어올 수 있도록 바람이 불어오는 방향으로 냈다. 그러면 찬 바람이 들어와 내부에 골고루 퍼지면서 자연스럽게 냉각이 이루어졌다. 이때 출입구 옆에 세워 놓은 돌벽은 찬바람이 부딪혀 소용돌이를 치며 빠른 속도로 내부 깊숙이 들어가도록 돕는 역할을 했다.

⑥ 벽과 천장 틈 사이에는 밀집과 왕겨, 톱밥 등의 단열재를 채우고, 외부에는 흙을 덮고 잔디를 깔아 습기는 물론 햇빛으로 인한 열기를 막았다.

출처:한국사사전

Answer 5

안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.

석빙고의 외벽은 열전도율이 낮은 진흑이나 석회로 만들어져 태양으로 오는 열을 안으로 전달하지 않았으며

더운공기는 위로 빠져나가게 하여 차가운 공기는 아래로 들어오는 성질을 이용하여 한여름에도 얼음이 녹지 않게 만든것입니다

Answer 6

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

석빙고의 과학적 원리를 푸는 열쇠는 세 가지다. 첫째는 특이한 천장 구조다. 화강암 재질의 아치형 천장을 1~2ｍ 간격으로 몇 개씩 이어 축조했다. 둥글게 파인 공간은 더운 공기를 위로 모으는 에어 포켓 역할을 했다.

다음은 지붕 위로 난 세 개의 환기 구멍이다. 이 환기구가 에어 포켓에 갇힌 공기를 밖으로 빼냈다. 그 덕분에 복사열로 데워진 공기가 위로 나가고 아래의 찬 공기는 오래 남을 수 있었다. 또 하나는 물을 빨리 빼내는 배수로와 천연 단열재다. 얼음과 벽, 천장 사이를 짚이나 왕겨 등으로 채워 단열 효과를 높였다.

이 같은 ‘석빙고 원리’는 식품 저장고나 첨단 에어컨, 냉장고에 활용되고 있다. 최근 등장한 ‘바람 없는 에어컨(무풍 에어컨)’도 석빙고에서 아이디어를 얻은 히트 상품이다. 시원하길 원하면서도 냉방 직풍은 피하고 싶은 소비자의 상반된 욕구를 충족시키기 위해 바람 없이 저온을 유지하는 석빙고 방식의 복사냉방 원리를 적용했다고 한다.

Answer 7

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

석빙고는 반지하 구조로 외부 온도 변화에 영향을 덜 받고, 두꺼운 돌담과 흙으로 벽을 쌓아 단열 효과를 높였습니다. 또한, 환기구를 통해 대류 현상을 이용하여 내부 온도를 낮게 유지하고, 짚이나 왕겨 위에 얼음을 쌓아 보관하여 녹는 것을 방지했습니다. 입구는 길고 좁게 설계하여 외부 열 유입을 최소화하고, 지붕은 흙이나 진흙으로 두껍게 덮어 단열 효과를 높였습니다. 이러한 과학적 원리를 적용하여 석빙고는 여름에도 얼음을 오랫동안 보관할 수 있었습니다