식품을 안전하게 보관하려면 온도와 수분이 중요합니다. 부패의 원인이 되는 미생물은 보통 5∼70도에서 활발히 활동하기 때문에 보관 온도를 4도 이하로 유지하는 것이 바람직합니다. 미생물이 생존하는 데 필수적인 수분을 줄이는 것도 큰 도움이 됩니다. 이를 위해 건조나 염장을 하기도 하지만, 냉동을 해도 미생물이 자유롭게 활용할 수 있는 수분이 감소하기 때문에 부패를 억제할 수 있습니다.

가장 오래된 냉장 수단은 빙고(氷庫), 즉 얼음창고입니다. 문헌상으로는 기원전 18세기 메소포타미아 지역에서 처음 등장하는데, 우리나라에서는 삼국시대부터 있었던 것으로 추정됩니다. 겨울철 강의 얼음을 잘라 보관했다가 필요하면 꺼내 사용했다고 합니다.

오늘날과 같은 냉장 방식은 스코틀랜드의 화학자 윌리엄 컬런이 처음 고안했습니다. 그는 액체가 기체 상태로 되기 위해서는 주위의 열을 흡수해야만 한다는 사실에 주목했습니다. 몸에 물을 바르면 물이 증발하면서 시원해지는 원리를 이용하기로 한 것이지요.

다만 온도를 더 낮추기 위해서는 물보다 더 빨리 기화하는 물질이 필요했습니다. 그래서 선택한 것이 에테르입니다. 1748년 윌리엄 컬런은 진공펌프를 사용해 에테르가 담긴 용기의 압력을 낮추었습니다. 그러자 에테르의 기화가 활발히 일어나면서 주위의 열을 흡수했고, 용기 안에 함께 두었던 소량의 물이 얼어붙기 시작했습니다.

1834년에는 미국의 발명가 제이컵 퍼킨스에 의해 현재의 기계식 냉장고와 유사한 원리가 특허로 등록되었습니다. 액체에서 기체로의 변화만 가능했던 윌리엄 컬런의 발명과는 달리, 기체가 된 에테르를 압축해 액체로 만든 후 다시 냉각에 활용함으로써 하나의 사이클을 완성한 것이죠. 다시 말해 지속적인 냉각장치로 활용이 가능해진 것입니다.

하지만 상업적으로 성공한 최초의 기계식 냉장고는 1854년 스코틀랜드계 호주인 제임스 해리슨에 의해 비로소 등장합니다. 하루 약 3t의 얼음을 생산할 수 있었던 그의 발명품은 출시와 동시에 큰 인기를 끌었는데, 특히 맥주 양조장과 육류 포장 공장에서 널리 사용되었다고 합니다.

현대의 기계식 냉장고는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기의 네 부분으로 구성됩니다.

그리고 이 부분들을 냉매가 순환하죠. 먼저 압축기를 통과하면 기체 상태의 냉매가 액체 상태로 변합니다. 이어서 응축기(냉장고 뒷면의 검은 관)라 불리는 부분을 지나면서 외부로 열을 발산하게 됩니다. 그다음 팽창밸브에서는 냉매가 좁은 공간을 지나다가 갑자기 넓은 공간으로 뿜어집니다. 그러면 압력이 낮아져 바로 이어지는 증발기에서 기화가 쉽게 일어납니다. 기화된 냉매는 주위의 열을 빼앗습니다. 그러면 냉장고 내부의 온도가 하강합니다. 증발기를 지난 냉매는 압축기에서 다시 액체 상태가 되고, 새로운 사이클이 시작됩니다.

냉장고의 등장은 식품 유통의 혁신을 가져왔습니다. 언제든지 저렴하면서도 안전하고 다양한 식품들을 구할 수 있게 되었습니다. 자주 장을 봐야 하는 번거로움도 줄어들었죠. 덕분에 좀 더 요리에 집중할 수 있는 여유도 생겼습니다.

임두원 국립과천과학관 연구관