본문내용
1. 서론
1.1. 탐구 동기 및 목적
20××년, 지구촌에 역사상 가장 최악의 불볕더위가 찾아왔다는 것이다. 여러 국가에서 역대 최고 온도 갱신이 계속해서 일어나고 이로 인한 사망자도 속출하고 있다는 것이다. 오래전부터 지구 온난화로 인해 지구의 평균 기온이 상승할 거라는 말은 계속되었지만, 사실 최근 년도 여름의 평균온도는 지속해 상승하는 추세가 아니었다는 것이다. 하지만 올해는 다르다는 것이며, 마치 지구가 우리에게 경고하듯이 갑작스레 상승한 온도 변화를 보여주고 있다는 것이다. 이러한 상황에서 냉방기구의 운용은 선택이 아니라 필수가 되었다는 것이다. 그런데 아이러니한 것은 이런 냉방기구의 사용이 결국은 다시 지구 온난화의 원인이 됨으로써 미래에 또 다른 된더위를 불러일으키면서 계속되는 악순환을 초래할 수 있다는 것이다. 이에 따라 우리는 직접 냉방기구의 원리를 탐구해 봄으로써 이 문제점에 대한 해결방안을 탐색해보고자 한다는 것이다. 실제로 사용할 수 있는 냉풍기를 제작하고, 제작한 냉풍기를 통해 냉방(냉각)기구의 원리에 관해 탐구하며, 현실 상황의 문제점을 해결할 수 있는 공학자적 능력을 함양하고자 한다는 것이다.
1.2. 탐구 일정
7월 21일에는 탐구 일정을 계획한다. 7월 28일에는 이론을 탐구하고 냉풍기를 설계한다. 8월 4일에는 재료를 주문한다. 8월 11일부터 8월 12일까지 냉풍기를 제작한다. 8월 18일부터 8월 26일까지 보고서를 작성한다. 이와 같이 체계적인 일정을 수립하여 연구를 진행한다.
2. 이론적 배경
2.1. 관련 이론 탐색
2.1.1. 냉방기의 종류
선풍기는 모터로 날개를 회전시켜 바람을 일으키는 냉방 기계이다. 바람을 통해 체열이 빼앗기는 속도를 올림에 따라 사용자에게 시원함을 느끼게 해 준다. 경제성이 높으나 실질적으로 온도를 하강시키는 능력은 없어 경우에 따라 역효과를 일으킬 수 있다. 1892년에 스털링 기관으로 돌아가는 Jot Hot Air Fan이라는 물건이 발명됨에 따라 보급되기 시작했다.
냉풍기는 말 그대로 차가운 바람을 내뿜는 기계이다. 원리는 기화 냉각법이다. 선풍기와 달리 작동하는 데 물이 필요하며 물을 사용하다 보니 작동을 하게 되면 습도가 지속해서 증가하기 때문에 여름철 동남아시아 같은 고온다습한 나라에서는 효율이 좋지 않고, 오히려 사막이나 미국 남서부와 같은 고온건조한 지역에서는 효율이 좋다. 추가로 물에 의한 위생 문제까지 발생하기 때문에 사용자가 생각하기에는 계륵인 기계이다.
에어컨은 '에어 컨디셔너(Air Conditioner)'의 줄임말이다. 에어컨과 비슷한 원리를 가지는 것들의 역사를 확인하면, 서양은 로마시대, 동양은 고대 중국 문명까지 거슬러 올라간다. 이때는 한국의 석빙고와 같이 대류현상을 이용하여 냉방효과를 구현하였다. 이후 18세기경에는 벤자민 프랭클린과 그의 동료인 존 하들리가 수은 온도계로 공기 냉각을 시도했으며, 1820년에는 마이클 패러데이가 압축-냉각된 암모니아의 기화를 통해 공기 냉각의 원리를 발견했다. 최초의 전기식 에어컨은 1902년 7월경, 윌리스 캐리어에 의해 개발되었다. 이후 이 기술을 기반으로 1915년에 캐리어 주식회사가 설립되고 에어컨의 보급이 시작되었다. 에어컨의 발명은 인류에게 엄청난 변화를 주었다. 사람들의 거주 가능 공간이 크게 확대되고 여러 대도시들이 활성화 되는 데 큰 공헌을 하였다. 하지만 가동률이 무척 크기 때문에 에너지 낭비와 화석연료 사용으로 인한 지구온난화 촉진 등이 문제가 되고 있다.
냉장고는 식품이나 약품 등을 부패하지 않도록 저온에서 보관하거나 또는 적정 사용온도를 유지시키기 위한 장치이다. 냉매를 이용하여 저장고 안의 열을 빼앗아 온도를 내린 뒤 그 열을 바깥으로 방출시키는 원리로 작동하며, 이를 통해 냉장고 안의 엔트로피는 감소하지만 냉장고 밖의 엔트로피는 그보다 더 증가하게 된다. 가정용 냉장고는 1910년대에 도입되어, 2차 세계대전 이후 급격하게 확산되었다. ...