아인슈타인과 실라르드의 냉장고: 독성 가스로부터 가족을 구하려던 발명
The Einstein-Szilard Refrigerator
1920년대 냉장고는 치명적이었습니다. 압축기가 고장 나면 독성 가스가 새어 나와 가족 전체가 잠든 사이 목숨을 잃는 사고가 잦았죠. 베를린 대학의 물리학자 알버트 아인슈타인과 레오 실라르드는 1926년 이 문제를 해결하기 위해 움직이는 부품이 없는 전자기 펌프를 발명했습니다. 1930년 미국 특허를 받았지만, 대공황과 나치의 부상으로 상용화에 실패합니다. 이후 프레온 가스의 등장으로 잊혔던 이 발명은, 프레온이 오존층을 파괴하는 것으로 밝혀지면서 다시 주목받았고, 2005년 독일 올덴부르크 대학 연구진이 원래 설계대로 작동하는 모델을 복원했습니다.
1920년대 냉장고는 치명적이었습니다. 모터 압축기가 쉽게 고장 나면서 냉매(즉, 독성 가스)가 새어 나와 온 가족이 잠든 사이 병들거나 목숨을 잃곤 했습니다.
HN 토론
53- HPsquared
매우 영리한 방법이다: 압축기 없이 열을 에너지원으로 사용하는 냉장고다. 가스 불꽃이나 전기 발열체로 작동할 수 있다.
세 가지 작동 유체(부탄, 물, 암모니아)가 있으며, 부분 압력(즉, 기체 혼합물의 각 성분이 기여하는 압력)의 차이를 이용하여 작동한다. 전체 압력을 바꾸기 위해 압축기를 사용하는 대신, 혼합물의 구성을 변화시킨다.
이 사이클은 기본적으로 서로 다른 지점에서 암모니아를 추가하고 제거하여 부탄 냉매가 적절한 위치에서 증발하고 응축되도록 하는 방식으로 작동한다.
'응축기' 측면에서는 물을 사용하여 흡수로 기체 혼합물에서 암모니아를 제거한다. 시스템 전체의 총 압력이 거의 동일하므로, 암모니아를 제거하면 부탄의 몰 분율이 증가하여 부분 압력이 증가하고, 부탄이 응축된다. 이것이 열 방출 측면이다.
증발기 측면에서는 암모니아가 다시 추가된다. 이는 부탄의 부분 압력을 낮추어 평형을 이동시키고 액체 부탄이 증발하게 한다. 여기서 냉각 효과가 발생한다.
사이클의 다른 부분은 암모니아를 물에서 다시 분리하여 재생하는 것이다. 여기에 열이 가해지며, 이 열 입력이 궁극적으로 과정을 구동한다.
- robotixonic
이 게시물은 해리슨 포드가 주연한 1986년 영화 '모스키토 코스트'를 떠올리게 한다. 그 영화에서 그는 정글에서 열로 얼음을 만들기 위해 냉장고를 만들려고 했다. 그는 아인슈타인-실라르드 원리와 유사한 플라텐-문터스 원리를 사용했다.
두 기계 모두 기계적 압축기 대신 열을 사용하며, 본질적으로 움직이는 기계 부품 없이 작동할 수 있고, 부분 압력을 이용하여 냉매가 낮은 온도에서 증발할 수 있게 한다. 중요한 차이는 어떤 유체가 어떤 역할을 하는지이다.
1920년대 플라텐과 문터스가 개발한 기존의 확산-흡수식 냉장고는 암모니아를 냉매로 사용한다. 수소가 증발기를 차지하여 암모니아의 부분 압력을 낮추어 액체 암모니아가 낮은 온도에서 증발할 수 있게 한다. 암모니아 증기는 이후 물에 흡수된다. 이것이 가스식 및 RV 냉장고에서 익숙해진 기본 기술이다.
현장에서 제작하는 정글 냉장고라는 특정 관점에서 보면, 아인슈타인-실라르드 작동 유체 조합이 더 나은 플롯 장치라고 할 수 있다. 플라텐-문터스 선택은 상업적 선례라는 장점이 있지만, 수소 충전은 확실히 불편한 요소이다. 시스템이 충전되면 구성 화학 물질이 그 자리에 유지되지만, 나는 필요한 양의 수소보다는 부탄 캐니스터를 가지고 정글을 헤매는 편을 택하겠다.
'모스키토 코스트'는 흥미로운 영화이다.
- macrolime
우리 부모님은 이것과 비슷한 완전히 무소음 냉장고를 가지고 계셨다. 압축기가 없었고 전기 발열체가 대신 있었다. 매우 내구성이 뛰어나서 플라스틱과 도어 힌지 등이 너무 손상되어 더 이상 사용할 수 없게 될 때까지 수십 년 동안 작동했다.
실제로 박물관에서 정확한 모델의 사진을 찾았다.
https://digitaltmuseum.no/011014769284/evalet-kjoleskap/
조금 더 살펴보니 원래 기사가 상당히 오해의 소지가 있는 것 같다. 아인슈타인-실라르드 냉장고는 흡수식 냉장고의 한 유형이며, 시장에 출시되지 않은 주요 이유는 Electrolux와 Evalet이 만든 플라텐-문터스 흡수식 냉장고라는 관련 흡수식 냉장고 때문이었던 것 같다. 아인슈타인-실라르드 냉장고는 완전히 독특한 것이 아니라 다른 기체로 이 설계를 개선하려는 시도였다.
- slfnflctd
아직 이 방법의 실현 가능성에 대해 언급한 사람을 보지 못했으므로, 내가 찾아낸 몇 가지 추가 정보를 여기에 제공한다:
> 완성된 장치의 총 질량은 약 400kg이며 냉동 사이클에 20kg의 알코올이 들어간다.
> Malcolm McCulloch가 이끄는 그룹은 이 설계가 여전히 "상업화와는 거리가 멀다"고 언급했지만, 원래 아인슈타인-실라르드 설계의 효율을 4배로 높일 수 있을지도 모른다고 말했다.
누군가 이 기술을 개선하여 소유 비용이 손익분기점(가급적 20년 미만)에 도달하여 다른 현대 냉장고보다 더 나은 선택이 되도록 할 수 있다면 좋을 것이다.
- Qem
실라르드는 과소평가된 천재이다. 또한 핵 연쇄 반응 개념의 초기 공식화자였으며, 핵 에너지를 활용하려 했지만 처음부터 우라늄이 그것을 실현 가능하게 만드는 원소라는 점을 정확히 짚지는 못했다.