석빙고는 어떤 원리로 얼음을 저장했나요?

Question

방금 전에 역사 관련 유튜브에서 석빙고를 소재로 한 콘텐츠를 봤는데,

석빙고는 어떤 원리로 얼음을 장기간 저장할 수가 있었나요??

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

석빙고는 온도변화가 크지 않은 지하나 동굴에 왕겨나 짚과 같은 것으로 보온층을 만들어 열기나 냉기를 유지할 수 있도록 만든 것입니다.

게다가 얼음이 약간 녹으면서 발생하는 융해열로 주변 열을 흡수하게 되므로 왕겨나 짚의 안쪽 온도가 낮아져 그만큼 얼음이 장기간 보관될 수 있었습니다.

Answer 2

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 석빙고의 원리는 먼저 천장 구조에서 찾을 수 있다. 석빙고의 천장은 홍예 구조, 즉 아치형으로 되어 있다. 화강암을 잘라 1~2ｍ 간격으로 이어 만들었는데, 이렇게 만들어진 둥근 공간이 더운 공기를 가두는 에어 포켓 역할을 한다. 여기 가둬진 더운 공기는 아래쪽은 넓고 위는 좁은 직사각형 기둥 모양의 환기 구멍을 만들어 밖으로 빼냈다. 즉, 얼음을 꺼내려고 출입구를 여닫을 때 들어온 열기와 복사열로 더워진 내부 공기는 위로 떠서 모였다 환기구로 빠져나가고 빙실 아래는 찬 공기가 머물러 얼음을 녹지 않게 한 것이다. 그리고 밖에서 보이는 석빙고 지붕에는 잔디를 심어 열을 차단했고, 빙실 바닥에는 배수로를 경사지게 파 얼음 녹은 물이 밖으로 흘러나갈 수 있도록 했다. 얼음과 벽 천장 사이는 왕겨나 밀짚, 톱밥 등을 쌓아 단열 효과를 높였다. 이렇듯 유선형의 외부 형태, 내부의 환기구와 배수구, 흙과 돌의 열전도율 차이를 이용한 축열 구조 등이 석빙고의 얼음을 오래도록 지킬 수 있었던 비결이다.

출처 : 한식진흥원 - 보물처럼 귀한 얼음을 지키다, 석빙고

Answer 3

안녕하세요. 정준민 과학전문가입니다.

과거의 석빙고는 기술적으로 간단하며, 현대의 냉동고나 얼음 제조기와는 비교할 수 없는 효율성을 가지지 않았습니다.

간단하게 절연 상자를 만들어 이곳에 얼음을 적재한 후 소금과 같이 얼음을 유지하는데 도움을 주는 재료를 사용하여 최대한 얼음이 안녹도록 저장하는 것이 석빙고의 목적이었습니다.

Answer 4

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

석빙고에서의 얼음 저장 과정은 두 단계로 나누어져요. 첫 번째 단계는 얼음 저장에 앞서 추운 겨울철 내내 석빙고 내부를 냉각시키는 것이고, 두 번째 단계는 얼음을 넣은 후 7~8개월 동안 내부를 차갑게 유지하는 거예요. 우선 석빙고 내부를 냉각시키는 방법의 핵심은 바로 출입문 옆에 돌을 쌓아 만든 날개벽에 있었어요. 겨울철에 부는 찬 바람은 이 날개벽에 부딪혀 소용돌이로 변해 석빙고 내부 깊은 곳까지 들어가서 내부의 온도를 낮춰 주었죠. 이때 날개벽은 조금 더 많은 양의 찬 바람이 석빙고 안쪽으로 들어갈 수 있도록 해 줬어요. 날개벽이 없었다면 대부분의 찬 바람은 석빙고를 그냥 지나쳤을 거예요. 실제로 경주에 있는 일반 지하실의 겨울철 기온이 10도 정도인 데 비해 석빙고 내부 기온은 영하 5도에서 영상 2도 사이쯤 돼요. 이처럼 석빙고는 '여름에도 얼음의 상태를 유지할 수 있는 저장 구조가 무엇일까?'를 고민하던 조상의 노력이 만들어 낸 소중한 과학 유산입니다.

Answer 5

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

화강암을 재료로 하고 있습니다. 천장은 아치혀으로 만들었고 그사이에 움푹 들어간 구조로 되어 있습니다.

이러한 구조는 더운 공기를 밖으로 빼어 낼 수 있고

차가운 공기는 내려가기 때문에 영도안팍의 온도를 유지 할 수 있습니다.

Answer 6

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

석빙고의 천장 구조는 에어포켓을 형성하여 더운 공기를 빼내는 역할을 합니다. 화강암으로 만들어진 천장은 1-2미터의 간격을 두고 4.5개의 이치형 모양으로 만들어져 있습니다. 이 사이에는 움푹 들어간 빈 공간이 있는데, 이곳은 더운 공기가 모이는 공간입니다. 더운 공기는 위로 올라가는 성질이 있기 때문에, 환기구를 통해 밖으로 배출됩니다. 또한 석빙고의 내부는 열의 이동을 차단하기 위해 벽과 바닥이 돌로 만들어져 있습니다. 또한, 얼음과 벽 및 천장 틈 사이에는 단열재를 채워 넣어 외부 열기를 차단합니다. 외부는 잔디로 덮여 있어 햇빛을 흐트러뜨려 열 전달을 방해합니다. 이러한 원리와 구조를 통해 석빙고는 한여름에도 얼음을 보관할 수 있었습니다

Answer 7

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

석빙고는 고대 중국에서 개발된 얼음 저장 시설입니다. 이는 지하실에 만들어진 큰 석조에서, 겨울에 만든 얼음을 저장해 놓아 여름에 사용하는 것이 주 목적이었습니다.

석빙고가 얼음을 보관할 수 있던 이유는, 지하실 내부 온도와 습도가 일정하게 유지되기 때문입니다. 대부분의 석빙고는 지하에 만들어졌기 때문에, 지하실 내부는 자연스럽게 낮은 온도와 습도를 유지할 수 있었습니다. 또한, 지하실 내부에 구멍을 내어 자연스러운 환기를 유지함으로써, 공기의 순환을 돕는 것도 중요한 역할을 했습니다.

얼음을 저장하기 위해 돌로 만든 창고가 석빙고입니다.

별도의 냉각 시설 없이 과학적인 설계를 바탕으로 만들어 한여름에도 얼음을 보관할 수 있습니다.

얼음 보관 창고는 삼국 시대부터 만들어졌으나 경주 석빙고와 안동 석빙고 등 지금까지 남아 있는 석빙고는 모두 조선 시대에 만들어진 것입니다.

석빙고는 공기의 대류 현상, 열 전달의 차단 등 과학 원리를 적절히 이용한 건축물입니다.

이 때문에 별도의 냉각 시설을 사용하지 않고도 한여름까지 얼음을 보관할 수 있었습니다.

Answer 8

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.

석빙고의 얼음 저장은 두 단계로 나누어집니다. 1단계는 얼음 저장에 앞서 겨울 내내 내부를 냉각시키는 것이고, 2단계는 얼음을 넣은 뒤 7,8개월 동안 차갑게 유지하는 것이라고 하네요.

감사합니다.