증발냉각의 역사(Evaporaitve cooling

system)

안병일 _ 전환기술사회적협동조합 상임이사EcoLocal Technology Social Co-op

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증발냉각이란 -evaporative cooling

증발 ( 기화 ) : 액체가 기체로 변하는 현상증발열 (heat of vaporization) : 액체가

기체로 변할 때 외부로부터 흡수하는 열량 증발냉각 ( 기화열냉방 ) : 액체가 기체로

변할때 주변의 열 ( 잠열 ) 을 흡수해 온도가 낮아지는 현상

열역학적 정의 : 물이 1g 증발할 때 주변의 공기 1kg 당 2.5℃ 를 빼앗아가는 현상

실생활과 밀접한 증발냉각

습도계원예하우스 , 계사의 물 분무 시스템에어컨과 냉장고건물 옥상의 대형 수냉식 냉각탑

* 갓난 아이가 열이 많이 날때 어머님이 미지근한 물에 수건을 적셔 몸을 닦아주는 것을 한번쯤은 봤을 것입니다 . * 우리 몸은 자동 증발냉각시스템이 작동되고 있는데요 . 바로 땀 입니다 .

증발냉각 기술의 발견

문명이 시작된 이래 인류는 좀 더 차가운 상태를 얻으려고 많은 노력을 기울임

덥고 건조한 지역에 살았던 고대 인류도 수많은 반복 경험을 통해 물의 냉각효과를 발견하는데 오랜 시간이 걸리지 않음

차가움을 경험한 조상들은 한여름에도 차가움을 유지할 수 있는 다양한 기술적 방법을 적용해가며 기술적 진화를 이뤄옴

증발냉각 기술의 발견

BC 2500 년 무렵의 고대 이집트 BC400 년 페르시아인 엔지니어가 한 여름

사막에서 얼음을 저장하는 기술을 터득하여 yakhchal 이라는 독특한 건축물에 적용

기원전 10 세기경 고대 중국인들의 얼음창고 , 로마와 그리스에서의 설빙고 , 우리나라 신라 지증왕 시절인 505 년 경의 석빙고 등등의 건축물에서도 증발냉각 활용

1440 년대 레오나르도 다빈치가 양모를 이용해 최초의 습도계 설계

항아리에 물을 가득 채우고 노예가 열심히 손으로 부채질을 하여 바람을 일으키는 모습( 증발냉각을 이용해 공간냉방 메커니즘을 적용한 최초의 고고학적 흔적 )

• 이집트 유적에서 발견된 BC 2500 년 무렵의 증발냉각 효과를 이용한 고대벽화

• 집안에 물을 담은 작은 항아리를 여러개 설치하여 증발냉각 활용

고대 로마의 도시 부유층들이 살았던 빌라식 주택 . 주변 수로에서 차가운 물을 끌어들여 벽을 통해 흐르게 하여 더운 여름 집안을 시원하게 만듬 .

Yakhchāl( 증발냉각을 이용한 대표적 건축물 , 이란 )

Yakhchāl ( 야크찰 , 페르시아어 , 얼음 구덩이 또는 얼음냉장고 , ‘yakh’ 얼음 )

증발냉각 원리를 적용한 고대 유형의 증발냉각기 기본구조는 두꺼운 단열 건축재료로 만든 돔 모양의

건축물과 커다란 지하 저장공간으로 구분됨 주로 식품을 저장하는데 사용되었고 , 종종 얼음을

저장하는 데 사용되기도 함 수백년 전에 지어졌지만 워낙 튼튼해 아직도 많은

유적이 남아있음

Yakhchal 의 특징

고대 이란인들은 추운 겨울 주변 산에서 얼음을 구할 수 있었지만 , 오히려 yakhchal 옆에 동서 방향으로 벽을 높이 세워 그늘을 만들고 , 그 사이로 qanat( 지하수로 ) 를 연결해 얼음을 빨리 만들어 저장함

yakhchal 의 내부공간은 약 5,000 ㎥로 모래 , 점토 , 계란 흰자 , 석회 , 염소털 , 화산재로 구성된 특수 모르타르로 만들었음

yakhchal 구조에 wind catcher( 바람잡이탑 ) 를 결합해 물저장고 , 음식 저장고 , faloodeh 저장고 ( 팔루데 , 아랍식 냉동디저트 , 아이스크림과 비슷 ) 로 활용하기도 함

돔 구조의 Yakhchal

얼음을 만들기 위한 Yakhchal 그늘벽

얼음을 만들기 위한 Yakhchal 그늘벽

Yakhchal 구조 1

Yakhchal 구조 2

Yakhchal 구조 3

Yakhchal 구조 4

Qanat 와 Wind catcher 적용

Yakhchal 의 냉방성능을 높이기 위해 qanat( 카나트 , 지하수로 ), wind catcher( 바람잡이탑 ) 기술을 접목시킴

얼음을 빨리 만들거나 시원한 바람을 끌어들이기 위해 qanat 를 지상의 그늘벽 사이로 연결

qanat 를 지하 저장고와 직접 연결한후 wind catcher 로 차가운 바람을 끌어올리는 건축방식도 도입함

Qanat( 지하수로 )

Qanat 구조 1

Qanat 구조 2

Qanat 구조 3

Qanat 구조 4

Wind catcher 와 연결된 qanat

Yakhchal+qanat+wind catcher

다빈치 습도계

경주 석빙고

경주 석빙고

인도 아메다바드 주의 토렌트 연구소 – 건물 전체를 wind catcher 증발냉각시스템 적용