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냉장

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목차

1. 개요

냉장은 온도를 낮추어 물체의 부패를 늦추거나 보존하는 기술로, 다양한 장치와 기술이 활용된다. 기원전부터 얼음 저장 등의 형태로 시작되어, 19세기 초 프레데릭 튜더의 얼음 무역과 나다니엘 와이어스의 얼음 절단기 발명으로 발전했다. 윌리엄 컬렌의 인공 냉동 실험을 시작으로 증기 압축 냉동, 흡수 냉동 등의 기술이 개발되었으며, 특히 20세기 초 프레온 냉매의 발명은 가정용 냉장고 보급에 크게 기여했다. 현재는 식품 산업 발전, 식생활 변화, 사회경제적 영향 등 한국 사회에 다양한 영향을 미쳤으며, 에어컨, 식품 냉장 등 광범위하게 활용되고 있다.

2. 역사

냉장의 역사는 오래전으로 거슬러 올라간다. 고대 시대에는 자연적으로 생긴 얼음을 이용하여 음식을 차갑게 보관하거나 음료를 식히는 방식으로 냉장을 활용했다.

기원전 1000년경, 고대 중국에서는 겨울에 얼음을 채취하여 보관했다는 기록이 시경에 나타나 있다.[13] 고대 페르시아인들은 야흐찰이라는 특별한 구조물에 얼음을 저장하여 음식을 보존했다.[14][15] 이 외에도 유대인, 그리스인, 로마인, 이집트인, 인도인들 역시 얼음이나 눈을 사용해 냉장을 활용했다는 기록이 남아있다.

19세기 초, 프레데릭 튜더는 얼음 거래를 통해 큰 성공을 거두었다. 그는 뉴잉글랜드의 얼음을 카리브해 섬과 미국 남부 지역에 판매하여 부를 축적했다. 나다니엘 와이어스가 발명한 말 끄는 얼음 절단기는 얼음 수확을 더욱 효율적으로 만들었고,[16] 이는 얼음 산업의 성장을 가속화했다. 1830년대에 이르러 얼음은 대중적인 상품이 되었고, 미국에서는 "냉각 문화"가 형성되어 많은 사람들이 얼음과 아이스 박스를 사용하여 음식을 보관하게 되었다.[17][18]

1852년 매사추세츠에서 얼음을 수확하는 모습. 얼음을 운송하는 데 사용된 철도 선로가 배경에 보인다.


18세기 중반 윌리엄 컬렌이 최초로 인공 냉동 실험을 수행한 이후,[19] 19세기에는 올리버 에반스, 제이콥 퍼킨스, 존 고리, 제임스 해리슨, 페르디낭 카레, 카를 폰 린데, 태디어스 로우 등 여러 발명가들이 냉장 기술 발전에 기여했다.[21][22][31][25][24]

19세기 중반, 냉장 기술은 냉장 철도 차량과 냉동선의 등장을 통해 식품 유통에 큰 변화를 가져왔다. 특히 1882년 ''더니든'' 호의 성공적인 냉장 육류 해상 운송은 육류 산업의 발전을 이끌었다.[30] 20세기 초에는 인공 얼음 및 냉장 기술에 대한 수요가 증가하면서 암모니아 냉동 시스템이 육류 포장 공장에 도입되었고,[32] 냉장 철도 차량은 전국적인 유통망 구축에 기여했다.[39]

20세기 초, 가정용 냉장고가 등장하면서 냉장 기술은 일반 가정에도 보급되기 시작했다. 제너럴 일렉트릭(GE)은 1911년 가스 작동식 냉장 장치를 출시했고, 1927년에는 전기로 작동하는 냉장고인 모니터 탑을 출시했다.[35] 프리지데어는 프레온을 합성하여 더 안전하고 효율적인 냉장고 개발에 기여했다.[36] 1940년까지 미국 가정의 냉장고 소유율은 50%를 넘어섰다.[37]

20세기 초 기계식 냉장의 소비자화 초기 사례. 냉매는 이산화황이었다.


현대 가정용 냉장고

2. 1. 고대 시대

기원전 1000년보다 이른 시기에 중국에서는 겨울철에 얼음을 채취하여 저장하는 풍습이 있었다. 이 시기 중국 가사집인 시경에는 얼음 창고를 채우고 비우는 종교 의식에 대한 묘사가 있다.[13] 유대인들은 잠언에 "수확 때 눈의 차가움이 그를 보낸 이에게 충실한 사자와 같으니라."라는 구절을 남겼는데, 역사가들은 이를 유대인들이 음식을 보존하기보다는 음료를 차게 하기 위해 얼음을 사용했다는 의미로 해석한다. 그리스인과 로마인들은 풀, 왕겨 또는 나무 가지로 단열된 커다란 눈 구덩이를 차가운 저장고로 사용했으며, 주로 음료를 차게 하는 수단으로 얼음과 눈을 사용했다. 이집트인들은 밤에 집 지붕에 있는 얕은 흙 항아리에 물을 증발시켜 물을 차게 했다. 고대 인도인들도 이와 같은 개념을 사용하여 얼음을 생산했다. 페르시아인들은 야흐찰이라고 불리는 구덩이에 얼음을 저장했으며, 음식을 보존하기 위해 냉장 보관을 사용한 최초의 집단이었을 것이다.[14][15]

2. 2. 얼음 수확과 얼음 무역

19세기 초, 미국에서는 얼음을 이용해 음식을 냉장하는 경우가 드물었다. 얼음 창고와 아이스 박스가 부족했기 때문이다. 사람들은 도끼와 톱을 사용해 얼음을 수확했지만, 이 방법은 어렵고 위험했다.[16]

프레데릭 튜더는 뉴잉글랜드의 얼음을 카리브해 섬과 남부 주에 판매하여 큰 돈을 벌 수 있다고 생각했다. 초기에는 손해를 보았지만, 버지니아주 찰스턴과 쿠바 아바나에 얼음 창고를 건설하고 단열이 잘 된 선박을 이용하여 얼음 손실을 크게 줄였다. 이러한 효율성 증가는 튜더가 뉴올리언스, 사바나 등으로 얼음 시장을 확장하는 데 기여했다. 1825년, 튜더의 공급업체 중 한 명인 나다니엘 와이어스가 말 끄는 얼음 절단기를 발명하면서 얼음 수확은 더욱 빠르고 저렴해졌다. 이 발명과 튜더의 성공은 다른 사람들도 얼음 거래에 참여하도록 이끌었고, 얼음 산업은 성장했다.

1830년대 초, 얼음은 대량 시장 상품이 되었고 가격도 크게 하락했다. 뉴욕시의 얼음 소비량은 1843년 12,000톤에서 1856년 100,000톤으로, 보스턴의 소비량은 같은 기간 6,000톤에서 85,000톤으로 급증했다. 얼음 수확은 "냉각 문화"를 형성하여, 많은 사람들이 얼음과 아이스 박스를 사용하여 유제품, 생선, 육류, 과일, 채소를 보관하게 되었다. 이러한 초기 냉장 관행은 미국인들이 냉장 기술을 받아들이는 데 큰 영향을 미쳤다.[17][18]

2. 3. 냉장 기술의 발전

18세기 중반, 윌리엄 컬렌은 최초로 인공 냉동 실험을 수행하였다.[19] 19세기 초, 올리버 에반스는 증기 압축 냉동 사이클을 고안하였고,[21] 제이콥 퍼킨스는 최초의 작동하는 증기 압축 냉동 시스템을 제작하였다.[21]

존 고리는 공기를 냉각시키는 기계를 발명하여 병원의 환자들을 치료하는 데 사용하였다.[22] 제임스 해리슨은 최초의 실용적인 증기 압축 냉동 시스템을 개발하여 맥주 양조와 육류 포장 산업에 적용하였다.[31] 페르디낭 카레는 흡수 냉동 시스템을 개발하였다.[25] 카를 폰 린데는 개선된 기체 액화 방법을 개발하여 암모니아, 이산화 황, 염화 메틸 등을 냉매로 사용하는 냉장고 개발에 기여하였다.[24] 태디어스 로우는 제빙기를 개발하여 냉장 산업 발전에 기여하였다.

2. 4. 상업적 이용

19세기 중반, 냉장 기술은 식품 유통에 혁명을 일으켰다. 1840년대에 냉장 철도 차량이 미국에서 처음 도입되었는데, 초기에는 수확한 얼음을 사용하여 유제품을 단거리 운송하는 데 사용되었다.[28] 이후 냉장 기술은 냉동선을 통해 영국 및 기타 국가에서 영국 제도로 육류를 해상 운송하는 데에도 사용되었다. 최초의 상업적으로 성공한 냉장 해상 운송은 1882년 2월 15일 뉴질랜드에서 런던으로 출항한 ''더니든'' 호에 의해 이루어졌으며, 이는 냉장 육류 산업의 기반이 되었다.[30] 냉장 해상 운송은 오스트랄라시아와 남아메리카에서 육류 및 유제품 생산 증가를 가져왔다.

1870년대에는 양조장이 수확한 얼음을 가장 많이 사용했지만, 20세기 초에는 오염 문제와 세균 이론의 대두로 인해 인공 얼음 및 냉장 기술에 대한 수요가 증가했다.[26][27] 1900년까지 시카고의 육류 포장 공장들은 암모니아 냉동 시스템을 도입했으며, 1914년에는 거의 모든 지역에서 인공 냉장을 사용했다.[32] 주요 육류 포장업자들은 냉장 시설을 갖추어 부패하기 쉬운 상품을 효율적으로 유통했다.

냉장 철도 차량은 시장과 농장 간의 연결을 강화하여 전국적인 유통망을 구축했다. 이를 통해 부패하기 쉬운 식품의 장거리 운송이 가능해졌으며, 육류 포장 산업이 초기 수요를 주도했다. 냉장 차량은 계절별 수확 후 유휴 상태로 방치되는 문제를 해결하기 위해 전국적인 냉장 차량 풀 시스템으로 이어졌고, 이는 전쟁 후에도 지속되었다.[39] 냉장 차량은 특정 지역의 과일 및 채소 전문화를 가능하게 했으며, 캘리포니아와 조지아와 같은 주는 특정 과일 생산으로 유명해졌다.[43] 냉장은 유제품 산업에도 영향을 미쳐, 서부 지역에서 생산된 유제품이 동부 시장에서 경쟁력을 갖게 되었다.[45]

20세기 중반까지 냉장 장치는 트럭이나 화물차에 설치되었다. 현대 냉장고는 –40~–20 °C 사이의 온도를 유지하며, 최대 적재량은 약 24,000 kg (유럽)이다. 1960년대에 미국의 주 간 고속도로 시스템이 완공되면서 트럭이 부패하기 쉬운 식품 운송의 대부분을 담당하게 되었고, 냉장 철도 차량은 점차 사용되지 않게 되었다.[41]

2. 5. 가정용 냉장고의 등장

20세기 초, 소비자들은 얼음 채취업자에게서 구매한 얼음과 음식을 얼음 상자에 넣어 보관했다. 1803년 토머스 무어가 특허를 낸 금속 안감의 버터 보관 통은 얼음 상자의 원형이 되었고, 1910년경까지 사용되었다. 그러나 얼음 상자는 곰팡이와 냄새 문제가 있었다.[34]

제너럴 일렉트릭(GE)은 이 문제를 해결하고자 1911년 가스로 작동하는 가정용 냉장 장치를 출시했다. 가스 사용으로 전기 압축기가 필요 없어 냉장고 크기가 작아졌다. 그러나 GE의 고객인 전력 회사들은 가스 구동 장치에서 이익을 얻지 못했기에, GE는 전기 모델 개발에 투자하여 1927년 최초의 전기로 작동하는 냉장고인 모니터 탑을 출시했다.[35]

1930년, GE의 주요 경쟁사인 프리지데어는 프레온을 합성했다.[36] 염화불화탄소(CFC)를 기반으로 한 합성 냉매의 발명은 더 안전하고, 작고, 가볍고, 저렴한 냉장고 개발로 이어졌다. 프레온 합성으로 냉장고 평균 가격은 275USD에서 154USD로 낮아졌다. 1940년까지 미국 가정의 냉장고 소유율은 50%를 넘었다.[37] 프레온은 듀폰의 상표이며, 1920년대 후반 개발된 CFC, 이후 하이드로 클로로플루오로카본(HCFC) 및 하이드로 플루오로카본(HFC) 냉매를 지칭한다. 이 냉매는 당시 널리 사용되던 포름산 메틸, 암모니아, 염화 메틸, 이산화황보다 덜 해로운 것으로 여겨졌다. 그러나 1970년대에 이 화합물이 대기 오존과 반응하는 것으로 밝혀져, 1987년 몬트리올 의정서에서 전 세계적으로 냉매 사용이 제한되었다.

3. 원리 및 기술

냉장 기술은 냉매를 사용하여 열을 이동시키는 원리에 기반한다. 냉장 방법은 크게 비순환, 순환, 열전, 자기 방식으로 분류할 수 있다.


  • 비순환 냉각: 얼음이나 드라이아이스와 같이 냉각원이 직접적으로 온도를 낮추는 방식이다. 휴대용 냉장고가 대표적인 예시이다.[73]
  • 순환 냉각: 히트 펌프와 냉동 사이클을 이용하여 열을 낮은 온도에서 높은 온도로 이동시키는 방식이다. 냉장고에서 널리 사용되며, 단열을 통해 냉각 효율을 높인다. 순환 냉각 방식에는 증기 압축 냉동, 증기 흡수 냉동, 흡착식 냉동 등이 있다.
  • 열전 냉각: 펠티에 효과를 이용하여 두 종류의 물질 접합부에서 열을 이동시키는 방식이다. 캠핑용 냉각기나 전자 부품 냉각에 사용된다.[77]
  • 자기 냉동: 자성 고체의 자기열 효과를 이용하는 기술로, 상자성 염을 냉매로 사용한다. 강한 자기장을 가하면 자기 쌍극자가 정렬되어 온도가 낮아진다.[85]


이 외에도 공기 사이클 기계, 와류 튜브, 열음향 냉장, 증기 제트 냉각, 열탄성 냉각, 스털링 엔진, 극저온 냉각기 등 다양한 냉각 방식이 존재한다.

3. 1. 냉각 방식

냉장 방법은 크게 비순환, 순환, 열전, 자기 방식으로 분류할 수 있다.

; 비순환 냉각 방식

: 이 방식은 얼음을 녹이거나 드라이 아이스를 승화시켜 냉각하는 방식이다.[73] 가장 간단한 예시는 휴대용 냉장고로, 물품 위에 얼음을 넣어 온도를 낮춘다. 일반적인 얼음은 어는점 근처의 온도를 유지하지만, 소금을 사용하지 않으면 그 이하로 낮추기 어렵다. 드라이 아이스는 물의 어는점보다 훨씬 낮은 온도를 만들 수 있다.

; 순환 냉각 방식

: 이 방식은 히트 펌프와 냉동 사이클을 이용한다. 외부 작업을 통해 낮은 온도에서 열을 흡수하여 높은 온도로 배출하는 방식이다. 열역학 제2법칙에 따라 열은 자연스럽게 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동하는데, 일을 통해 이 흐름을 역전시켜 냉각을 수행한다. 단열은 냉각된 공간의 온도를 유지하고 에너지 소비를 줄이는 데 사용된다. 1824년 니콜라 레오나르 사디 카르노가 카르노 열기관으로 냉동 사이클의 작동 원리를 수학적으로 설명했다.

:: 증기 사이클

::: 증기 압축 냉동

:::: 대부분의 가정용 냉장고와 대형 상업용 및 산업용 냉동 시스템에 사용된다.

::::
증기 압축 냉동 시스템 구성도


::::
온도-엔트로피 도표


:::: 저비점 탄화수소 또는 수소불화탄소와 같은 냉매가 증기 상태로 압축기에 들어가 일정한 엔트로피에서 압축되어 온도가 높아진다. 응축기에서 냉매는 증기가 액체로 응축될 때까지 열을 방출하며, 팽창 밸브를 통과하며 압력이 급격히 감소하여 일부가 증발하고 자동 냉동된다. 차가운 액체-증기 혼합물은 증발기 코일을 통과하며 냉각시키고, 증발된 냉매는 다시 압축기로 돌아가 사이클을 완료한다.[74] 캐스케이드 냉동 시스템에서는 2단계로 배열하여 매우 낮은 온도를 달성할 수 있다.

::: 흡착식 냉동

:::: 증기 흡수 냉동

:::: 흡착식 냉동

:: 가스 사이클

::: 작동 유체가 상 변화 없이 압축, 팽창하는 가스(주로 공기)인 경우를 말한다. 증기 압축 사이클보다 효율이 낮아, 공기 사이클 머신은 가스 터빈 동력 제트 항공기의 냉각 및 환기 장치로 주로 사용된다.

; 열전 냉각

: 펠티어 효과를 이용하여 두 종류의 물질 접합부에서 열 플럭스를 생성한다.[77] 캠핑용 냉각기, 전자 부품[78] 및 소형 기기 냉각에 사용된다. 캐스케이드 냉동 구성으로 매우 낮은 온도를 달성할 수 있지만,[79][80][81] 증기 압축 사이클보다 효율(COP)이 낮다.[82]

; 자기 냉동

: 자성 고체의 자력 열 효과를 이용하는 기술이다. 냉매는 상자성 염을 사용하며, 강한 자기장을 가하면 자기 쌍극자가 정렬되어 엔트로피가 낮아진다. 열 싱크가 열을 흡수하고, 자기장을 제거하면 냉매의 열용량이 증가하여 온도가 낮아진다.[85]

; 기타 냉각 방식

: 공기 사이클 기계, 와류 튜브, 열음향 냉장, 증기 제트 냉각, 열탄성 냉각, 스털링 엔진, 극저온 냉각기(기포-맥마흔 냉각기, 줄-톰슨 냉각기, 펄스 튜브 냉각기, 희석 냉장고) 등이 있다.

; 엘라스토칼로릭 냉각

: 초탄성 재료의 응력에 따른 온도 변화(엘라스토칼로릭 효과)를 이용하는 새로운 기술이다. 형상 기억 합금 (니티놀, Cu-Zn-Al 등)이나 천연 고무를 사용하며, 에너지 효율적이고 친환경적인 냉각 방식이 될 수 있다.[83][84]

; 프리지 게이트 (Fridge Gate)

: 이론적인 방식으로, 단일 논리 게이트를 사용하여 에너지 효율적으로 냉장고를 구동한다. 입자의 두 가지 에너지 상태(바닥 상태, 여기 상태)를 이용한다.

; 수동 주간 복사 냉각

: 단열재 및 증발 냉각과 결합하여 냉각력을 높이고 음식의 유통 기한을 연장할 수 있다.[87]

3. 2. 주요 기술

냉장 방법은 '비순환', '순환', '열전', '자기'로 분류할 수 있다.

== 비순환 냉장 ==

이 냉장 방식은 얼음을 녹이거나 드라이 아이스를 승화시켜 밀폐된 구역을 냉각시킨다.[73] 가장 간단한 예는 휴대용 냉장고로, 물품 위에 얼음을 넣어 온도를 낮춘다. 일반적인 얼음은 어는점 근처의 온도를 유지할 수 있지만, 전통적인 아이스크림 제조기처럼 얼음을 더 차갑게 하기 위해 소금을 사용하지 않는 한 그 이하로 낮출 수는 없다. 드라이 아이스는 물의 어는점보다 훨씬 낮은 온도를 제공한다.

== 순환 냉장 ==

히트 펌프와 냉동 사이클

이는 외부 작업의 도움을 받아 낮은 온도 공간에서 열을 제거하여 높은 온도로 배출하는 냉동 사이클, 또는 그 반대인 열역학적 동력 사이클을 포함한다. 동력 사이클에서는 높은 온도 열원에서 엔진에 열이 공급되어 열의 일부는 작업을 생성하는 데 사용되고 나머지는 낮은 온도로 배출된다. 이는 열역학 제2법칙을 만족시킨다.

''냉동 사이클''은 냉매가 냉장고를 순환하면서 열을 흡수하고 배출함에 따라 냉매에서 발생하는 변화를 설명한다. 난방, 환기 및 에어컨 (HVACR) 작업에도 적용된다.

열은 자연스럽게 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 흐른다. 일은 낮은 온도 열원에서 더 높은 온도로 열을 펌핑하여 생활 공간 또는 저장 공간을 냉각하는 데 적용된다. 단열은 냉각된 공간에서 더 낮은 온도를 달성하고 유지하는 데 필요한 작업과 에너지를 줄이는 데 사용된다. 냉동 사이클의 작동 원리는 1824년 사디 카르노에 의해 열기관으로 수학적으로 설명되었다.

가장 일반적인 유형의 냉동 시스템은 역-랭킨 증기 압축 냉동 사이클을 사용하지만, 흡수식 히트 펌프는 소수의 응용 분야에서 사용된다.

사이클 냉동은 증기 사이클과 가스 사이클로 분류할 수 있다. 증기 사이클 냉동은 다시 증기 압축 냉동, 증기 흡수 냉동, 흡착식 냉동으로 분류할 수 있다.

증기 압축 사이클은 대부분의 가정용 냉장고뿐만 아니라 많은 대형 상업용 및 산업용 냉동 시스템에도 사용된다. 그림 1은 일반적인 증기 압축 냉동 시스템의 구성 요소의 개략도를 제공한다.

사이클의 열역학은 그림 2와 같이 도표에서 분석할 수 있다.[74] 이 사이클에서, 저비점 탄화수소 또는 수소불화탄소와 같은 순환 냉매는 증기로서 압축기에 들어간다. 점 1에서 점 2까지, 증기는 일정한 엔트로피에서 압축되고 더 높은 온도에서 증기로 압축기에서 빠져나오지만, 여전히 해당 온도에서의 증기압보다 낮다. 점 2에서 점 3을 거쳐 점 4까지, 증기는 응축기를 통과하며, 이는 증기가 응축되기 시작할 때까지 증기를 냉각시키고, 일정한 압력과 온도에서 추가적인 열을 제거하여 증기를 액체로 응축시킨다. 점 4와 점 5 사이에서, 액체 냉매는 팽창 밸브 (또는 스로틀 밸브)를 통과하여 압력이 갑자기 감소하여, 일반적으로 액체의 절반 미만이 플래시 증발 및 자동 냉동을 일으킨다.

그 결과 점 5에서와 같이 더 낮은 온도와 압력에서 액체와 증기의 혼합물이 생성된다. 차가운 액체-증기 혼합물은 증발기 코일 또는 튜브를 통과하고, 팬에 의해 증발기 코일 또는 튜브를 가로질러 불어오는 따뜻한 공기(냉장되는 공간에서)를 냉각시켜 완전히 증발된다. 결과 냉매 증기는 열역학적 사이클을 완료하기 위해 점 1에서 압축기 입구로 돌아간다.

위의 설명은 이상적인 증기 압축 냉동 사이클을 기반으로 하며, 시스템 내의 마찰 압력 강하, 냉매 증기 압축 중 약간의 열역학적 가역성, 또는 비이상 기체 거동과 같은 실제적인 효과는 고려하지 않았다. 증기 압축 냉장고는 캐스케이드 냉동 시스템에서 2단계로 배열될 수 있으며, 두 번째 단계는 첫 번째 단계의 응축기를 냉각시킨다. 이는 매우 낮은 온도를 달성하는 데 사용할 수 있다.

작동 유체가 압축 및 팽창하지만 상 변화가 없는 가스일 때, 냉동 사이클은 ''가스 사이클''이라고 한다. 공기가 가장 흔하게 사용되는 작동 유체이다. 가스 사이클에서는 응축과 증발이 일어나지 않으므로, 증기 압축 사이클의 응축기와 증발기에 해당하는 구성 요소는 가스 사이클의 고온 및 저온 가스 대 가스 열교환기이다.

가스 사이클은 역 브레이턴 사이클을 사용하고 역 랭킨 사이클을 사용하지 않기 때문에 증기 압축 사이클보다 효율이 떨어진다. 따라서 작동 유체는 일정한 온도에서 열을 흡수하고 방출하지 않는다. 가스 사이클에서 냉동 효과는 가스의 비열과 저온 측에서 가스의 온도 상승의 곱과 같다. 따라서 동일한 냉각 부하의 경우, 가스 냉동 사이클은 더 큰 질량 유량과 부피를 필요로 한다.

낮은 효율과 더 큰 부피로 인해, ''공기 사이클'' 냉각기는 오늘날 육상 냉각 장치에서는 자주 사용되지 않는다. 그러나, 공기 사이클 머신은 엔진의 압축기 섹션에서 압축 공기를 쉽게 사용할 수 있기 때문에 가스 터빈 동력 제트 항공기의 냉각 및 환기 장치로 매우 흔하게 사용된다. 이러한 장치는 또한 항공기 가압의 목적을 수행한다.

== 열전 냉각 ==

열전 냉각은 두 종류의 물질 접합부 사이에서 열 플럭스를 생성하기 위해 펠티어 효과를 사용한다.[77] 이 효과는 캠핑 및 휴대용 냉각기, 전자 부품[78] 및 소형 기기를 냉각하는 데 일반적으로 사용된다. 펠티어 냉각기는 기존의 증기 압축 사이클 냉장고가 비실용적이거나 너무 많은 공간을 차지하는 경우, 그리고 비효율적이긴 하지만 쉽고 작으며 가벼운 방식으로 매우 낮은 온도를 달성하기 위해 냉각된 이미지 센서에 자주 사용된다. 이는 두 개 이상의 펠티어 소자를 캐스케이드 냉동 구성으로 배열하여, 즉 두 개 이상의 펠티어 소자를 서로 위에 쌓아 이전 단계에서 생성된 더 많은 열과 폐열을 추출하기 위해 각 단계가 이전 단계보다 더 크게 설계하는 것을 의미한다.[79][80][81] 펠티어 냉각은 증기 압축 사이클에 비해 COP(성능 계수)가 낮아 특정 냉각 용량에 대해 더 많은 폐열(펠티어 소자 또는 냉각 메커니즘에서 생성된 열)을 방출하고 더 많은 전력을 소비한다.[82]

== 자기 냉동 ==

자기 냉동 또는 단열 탈자는 자성 고체의 내재적 성질인 자력 열 효과를 기반으로 하는 냉각 기술이다. 냉매는 종종 상자성 염으로, 예를 들어 세륨 마그네슘 질산염이 있다. 이 경우 활성 자기 쌍극자는 상자성 원자의 전자 껍질에 있는 것이다.

강한 자기장이 냉매에 가해지면 다양한 자기 쌍극자가 정렬되도록 하여 냉매의 자유도를 낮은 엔트로피 상태로 만든다. 그런 다음 열 싱크가 엔트로피 손실로 인해 냉매에서 방출되는 열을 흡수한다. 열 싱크와의 열 접촉이 끊어져 시스템이 절연되고 자기장이 꺼진다. 이렇게 하면 냉매의 열용량이 증가하여 열 싱크의 온도보다 온도가 낮아진다.

실온에서 필요한 특성을 나타내는 재료가 거의 없기 때문에 지금까지 적용 분야는 극저온 및 연구로 제한되어 있다.

== 기타 냉각 기술 ==

냉장의 다른 방법으로는 항공기에 사용되는 공기 사이클 기계, 압축 공기를 사용할 수 있을 때 국소 냉각에 사용되는 와류 튜브, 열 전달 및 열 교환을 구동하기 위해 가압 가스에서 음파를 사용하는 열음향 냉장 시스템, 1930년대 초 대형 건물 에어컨에 널리 사용된 증기 제트 냉각 등이 있다. 또한 스마트 금속 합금의 신축을 이용하는 열탄성 냉각도 있다. 많은 스털링 엔진은 냉장고로 작동하도록 역방향으로 작동될 수 있으며, 따라서 이러한 엔진은 극저온학에서 틈새 시장을 가지고 있다. 또한 기포-맥마흔 냉각기, 줄-톰슨 냉각기, 펄스 튜브 냉각기 및 2 mK에서 500 mK 사이의 온도에 사용되는 희석 냉장고와 같은 다른 유형의 극저온 냉각기가 있다.

=== 엘라스토칼로릭 냉각 ===

또 다른 잠재적인 고체 냉각 기술이자 비교적 새로운 연구 분야는 초탄성 재료의 특수한 성질에서 비롯된다. 이러한 재료는 적용된 기계적 응력을 경험할 때 온도 변화를 겪는다(엘라스토칼로릭 효과라고 함). 초탄성 재료는 높은 변형률에서 가역적으로 변형되므로, 재료는 오스테나이트에서 마르텐사이트 결정상으로의 위상 변환으로 인해 탄성 영역이 응력-변형률 곡선에서 평평해진다.

초탄성 재료가 오스테나이트 상에서 응력을 경험하면 발열 상 변환을 거쳐 마르텐사이트 상으로 변환되어 재료가 가열된다. 응력을 제거하면 프로세스가 반전되고 재료가 오스테나이트 상으로 복원되며 주변에서 열을 흡수하여 재료를 냉각시킨다.

이 연구의 가장 매력적인 부분은 이 냉각 기술이 잠재적으로 얼마나 에너지 효율적이고 환경 친화적인가 하는 점이다. 일반적으로 형상 기억 합금과 같은 다양한 재료는 무독성 무배출 냉각의 원천을 제공한다. 가장 일반적으로 연구되는 재료는 니티놀 및 Cu-Zn-Al과 같은 형상 기억 합금이다. 니티놀은 약 66J/cm3의 출력 열과 약 16–20 K의 온도 변화를 갖는 유망한 합금이다.[83] 일부 형상 기억 합금의 제조 어려움으로 인해 천연 고무와 같은 대체 재료가 연구되었다. 고무는 형상 기억 합금만큼 부피당 많은 열(12J/cm3)을 발생시키지 못할 수 있지만, 약 12 K의 비슷한 온도 변화를 생성하고 적합한 온도 범위, 낮은 응력 및 저렴한 비용으로 작동한다.[84]

그러나 주요 과제는 이 과정과 종종 관련된 이력 현상 형태의 잠재적인 에너지 손실에서 비롯된다. 이러한 손실의 대부분은 두 위상 간의 불일치에서 비롯되므로 손실을 줄이고 가역성 및 효율을 높이기 위해 적절한 합금 튜닝이 필요하다. 재료의 변형률 변환과 에너지 손실의 균형을 맞추면 큰 엘라스토칼로릭 효과가 발생하고 잠재적으로 냉각을 위한 새로운 대안이 될 수 있다.[85]

=== 프리지 게이트 ===

프리지 게이트(Fridge Gate) 방식은 열역학 법칙을 위반하지 않으면서 단일 논리 게이트를 사용하여 가능한 가장 에너지 효율적인 방식으로 냉장고를 구동하는 이론적 응용 방식이다. 이 방식은 입자가 존재할 수 있는 두 가지 에너지 상태, 즉 바닥 상태와 여기 상태를 기반으로 한다. 여기 상태는 바닥 상태보다 약간 더 많은 에너지를 가지며, 이 차이는 전이(transition)가 높은 확률로 발생할 수 있을 정도로 작다. 프리지 게이트와 관련된 세 가지 구성 요소 또는 입자 유형이 있다. 첫 번째는 냉장고 내부에, 두 번째는 외부에 위치하며, 세 번째는 전원 공급 장치에 연결되어 가끔씩 E 상태에 도달하여 에너지원을 보충할 수 있도록 가열된다. 냉장고 내부의 냉각 단계에서 g 상태 입자는 주변 입자로부터 에너지를 흡수하여 냉각시키고, 자체적으로 e 상태로 이동한다. 두 번째 단계에서는 입자가 또한 e 상태에 있는 냉장고 외부에서 입자가 g 상태로 떨어지면서 에너지를 방출하고 외부 입자를 가열한다. 세 번째이자 마지막 단계에서는 전원 공급 장치가 e 상태의 입자를 이동시키고, 이 입자가 g 상태로 떨어지면 내부 e 입자가 새로운 g 입자로 대체되는 에너지 중립적 스왑(swap)을 유도하여 사이클을 재시작한다.

=== 복사 냉각, 증발 냉각 결합 ===

수동 주간 복사 냉각 시스템을 단열재 및 증발 냉각과 결합했을 때, 한 연구에 따르면 단독 복사 냉각 표면에 비해 주변 냉각력이 300% 증가하여, 습도가 높은 기후에서는 음식의 유통 기한을 40%, 사막 기후에서는 200%까지 냉장 없이 연장할 수 있는 것으로 나타났다. 이 시스템의 증발 냉각층은 습한 지역에서는 10일에 한 번, 건조하고 더운 지역에서는 4일에 한 번 물을 "재충전"해야 한다.[87]

4. 장치

5. 한국 사회에 미친 영향

냉장은 한국 사회에 다양한 영향을 미쳤다.
식품 산업 및 유통:냉장은 식품의 보존 기간을 늘려 식품 산업 발전에 기여했다. 특히, 1880년대 뉴질랜드에서 냉동 양고기를 처음으로 성공적으로 선적하면서 냉동 육류 거래 시장이 형성되었고, 이는 식품 가공 및 품질 규제 시행으로 이어졌다.[48] 미국에서는 1891년 육류 검사법이 시행되었고,[49] 업턴 싱클레어의 소설 ''정글''의 영향으로 1906년 육류 검사법이 제정되어 육류의 품질과 가공 환경에 대한 규제가 강화되었다.[50]
농업 생산성 향상:프랭클린 D. 루스벨트 대통령은 대공황 시기였던 1935년에 농촌 전력화 관리국(REA)을 설립하여 농촌 지역에 전기를 공급하고, 냉장 시스템을 도입하여 식품 보존 및 식품 안전을 유지하는 데 기여했다.[51] 냉장은 부패하기 쉬운 상품을 미국 전역으로 운송할 수 있게 하여, 미국의 농부들을 세계에서 가장 생산적인 사람들로 만들었으며, 완전히 새로운 식품 시스템이 등장하게 되었다.
식생활 변화:19세기 말과 20세기 초에는 계절과 지역에서 재배할 수 있는 식품만 구할 수 있었지만,[53][54] 냉장의 도입으로 제철이 아니거나 멀리 떨어진 지역에서 재배된 과일과 채소도 저렴한 가격으로 구매할 수 있게 되었으며, 육류와 유제품의 판매량이 크게 증가했다.[55] 가정용 냉장고의 보급으로 매일 식료품을 구매해야 하는 불편함이 사라지고, 사람들의 여가 시간이 늘어났다.[56][57]
건강 및 영양 개선:냉장은 부패하기 쉬운 식품의 위생적인 취급과 보관을 가능하게 하여[58] 생산량 증가, 소비 증가, 영양 섭취의 용이성을 가져왔다. 식품 보존 방법이 개선되고 육류와 유제품의 이동 및 보관 능력이 향상되면서, 1890년대 이후 미국에서 유제품 소비와 전체 단백질 섭취량이 증가했다.[59] 냉장은 개선된 영양을 통해 성인 신장 증가에 기여했으며,[60][61] 가구 내 냉장고 수와 위암 사망률 사이에 음의 상관관계가 있다는 연구 결과도 있다.[62]
사회경제적 변화:냉장은 강, 계곡길 또는 항구와 같은 자연적인 운송 수단이 아닌 지역에도 정착할 수 있게 해주었으며, 이는 초기 정착민들에게 서부와 인구가 없는 시골 지역으로 확장할 기회를 제공했다. 20세기에는 냉장이 댈러스, 피닉스, 로스앤젤레스와 같은 "은하 도시"를 가능하게 했다.[42] 냉장은 미국 전역에서 새로운 농업 기회를 열어주었고, 남부와 캘리포니아 등 농촌 지역에서 새로운 시장이 등장했다.[43] 캘리포니아는 여러 과일 재배를 전문으로 했고, 조지아는 복숭아로 유명해졌다.[43] 걸프 연안 주, 아칸소, 미주리, 테네시는 딸기 생산에 참여했으며, 미시시피는 토마토 산업의 중심지가 되었다.[44] 냉장은 유제품 및 낙농장에도 적용되어, 대도시에서 멀리 떨어진 서부 지역에서도 유제품 생산이 가능해졌다.[45]

냉장 및 냉장 철도는 강, 계곡 길 또는 항구와 같은 자연 운송 경로에서 멀리 떨어진 비옥한 토지를 가진 지역에 기회를 제공했다.[46] 조엘 가로가 처음 사용한 "엣지 시티"와 루이스 멈포드가 처음 사용한 "은하 도시"는 냉장, 자동차, 고속도로 시스템, 농업 생산량 증가 등의 요인으로 성장한 도시들을 지칭한다.[46]

5. 1. 식품 산업 발전

선진국에서 농업의 역할은 냉장을 포함한 많은 요인으로 인해 지난 세기에 급격히 변화했다. 1880년대 뉴질랜드에서 냉동 양고기 도체(carcass)를 처음으로 성공적으로 선적하여 냉동 육류 거래 시장이 형성된 부분적인 결과이다. 시장이 계속 성장함에 따라 식품 가공 및 품질에 대한 규제가 시행되기 시작했다. 결국, 미국 농촌 가정에 전기가 도입되면서 농장에서 냉장 기술이 계속 확장되어 1인당 생산량이 증가했다. 오늘날 농장에서의 냉장 사용은 습도 수준을 낮추고, 세균 번식으로 인한 부패를 방지하며, 보존을 돕는다.

1882년 이전, 뉴질랜드의 사우스 섬은 풀 씨앗을 뿌리고 양을 교배하는 실험을 해왔으며, 이는 곧바로 농부들에게 육류 수출의 경제적 잠재력을 제공했다. 1882년, 최초로 성공적인 양 도축육 선적이 뉴질랜드 더니딘의 포트 찰머스에서 런던으로 보내졌다.[48] 1890년대에 들어서면서 냉동 육류 무역은 특히 캔터베리 지역을 중심으로 뉴질랜드에서 더욱 수익성이 높아졌으며, 1900년에는 수출된 양 도축육의 50%가 캔터베리 지역에서 나왔다. 머지않아 캔터베리 육류는 최고 품질로 알려지게 되었고, 전 세계적으로 뉴질랜드 육류에 대한 수요를 창출했다. 이러한 새로운 수요를 충족시키기 위해 농부들은 사료를 개선하여 양이 단 7개월 만에 도축될 수 있도록 했다. 이러한 새로운 선적 방식은 1890년대 중반 뉴질랜드에 경제 호황을 가져왔다.[48]

미국에서는 지역 정육점 업자들이 냉장 열차 시스템이 위생적이지 않다고 느껴 1891년 미국 육류 검사법이 시행되었다.[49] 육류 가공이 본격화되면서 소비자들은 소비용 육류의 품질에 대해 불안감을 느꼈다. 업턴 싱클레어의 1906년 소설 ''정글''은 비위생적인 작업 환경과 질병에 걸린 동물의 가공 과정을 폭로하여 육류 가공 산업에 대한 부정적인 관심을 불러일으켰다. 이 책은 시어도어 루스벨트 대통령의 주목을 받았고, 1906년 육류 검사법은 1891년 육류 검사법의 개정안으로 시행되었다. 이 새로운 법은 육류의 품질과 가공 환경에 초점을 맞추었다.[50]

오늘날 농업에서는 습도 수준을 낮추고 세균 번식으로 인한 부패를 줄이기 위해 육류, 농산물 및 유제품 가공에 냉장을 사용한다. 냉장 시스템은 품질 기준을 충족하고 유통 기한을 늘리기 위해 가능한 한 빨리 냉각해야 하는 농산물에 대해 더운 계절에 가장 많이 사용된다. 한편, 낙농장은 부패를 방지하기 위해 일년 내내 우유를 냉장 보관한다.[52]

5. 2. 식생활 변화

냉장은 20세기 이후 선진국 농업의 역할 변화에 큰 영향을 주었다. 1880년대 뉴질랜드에서 냉동 양고기를 처음으로 성공적으로 선적하면서 냉동 육류 거래 시장이 형성되었고, 이는 식품 가공 및 품질 규제 시행으로 이어졌다. 미국의 농촌 가정에 전기가 도입되면서 냉장 기술은 더욱 발전하여 1인당 생산량이 증가했다.[51]

프랭클린 D. 루스벨트 대통령은 대공황 시기였던 1935년에 농촌 전력화 관리국(REA)을 설립하여 농촌 지역의 빈곤과 생산성 문제를 해결하고자 했다. REA는 농촌 지역에 전기 인프라 구축을 위한 대출을 제공했다. 이를 통해 농촌 지역의 가정에 전력이 공급되었고, 이는 농장 작업 조건 개선뿐만 아니라 식품 유통 과정에 냉장 시스템을 도입하여 식품 보존 및 식품 안전을 유지하는 데 기여했다. 냉장은 부패하기 쉬운 상품을 미국 전역으로 운송할 수 있게 하여, 미국의 농부들을 세계에서 가장 생산적인 사람들로 만들었으며, 완전히 새로운 식품 시스템이 등장하게 되었다.[51]

19세기 말과 20세기 초, 냉장이 필요 없는 식품을 제외하고는 계절과 지역에서 재배할 수 있는 식품만이 구할 수 있었다.[53][54] 그러나 냉장의 도입은 이러한 제약을 없애고 현대 슈퍼마켓의 실현과 인기에 큰 영향을 주었다. 제철이 아니거나 멀리 떨어진 지역에서 재배된 과일과 채소도 저렴한 가격으로 구매할 수 있게 되었으며, 육류와 유제품의 판매량이 크게 증가했다.[55] 또한, 식품을 장기간 보관할 수 있게 되면서 사람들의 여가 시간이 늘어났다. 가정용 냉장고가 등장하기 전에는 매일 식사에 필요한 물품을 구매해야 했지만,[56][57] 냉장고의 보급으로 이러한 불편함이 사라졌다.

냉장 기술은 부패하기 쉬운 식품의 위생적인 취급과 보관을 가능하게 하여[58] 생산량 증가, 소비 증가, 영양 섭취의 용이성을 가져왔다. 식품 보존 방법은 염분 사용에서 나트륨 수준을 관리하는 방식으로 변화했으며, 육류와 유제품과 같은 부패하기 쉬운 식품의 이동 및 보관 능력은 1890년대 이후 미국에서 유제품 소비와 전체 단백질 섭취량 증가를 가져왔다.[59]

냉장은 개선된 영양을 통해 성인 신장 증가에 기여했으며,[60][61] 영양 성분의 질적 향상과 질병 감소와 관련된 간접적인 효과를 고려하면 그 영향은 더욱 크다.[59] 최근 연구에서는 가구 내 냉장고 수와 위암 사망률 사이에 음의 상관관계가 있음을 보여준다.[62]

5. 3. 사회경제적 영향

냉장은 지난 세기에 새로운 정착 패턴이 나타나도록 했다. 이 새로운 기술은 강, 계곡길 또는 항구와 같은 자연적인 운송 수단이 아닌 지역에도 정착할 수 있게 해주었으며, 그렇지 않았다면 정착하지 못했을 수도 있다. 냉장은 초기 정착민들에게 서부로, 그리고 인구가 없는 시골 지역으로 확장할 기회를 제공했다. 풍부하고 아직 개발되지 않은 토지를 가진 이 새로운 정착민들은 동부 도시와 주로 원자재를 보내 이익을 얻을 기회를 보았다. 20세기에는 냉장이 댈러스, 피닉스, 로스앤젤레스와 같은 "은하 도시"를 가능하게 했다.[42]

냉장의 광범위한 사용은 미국에서 엄청난 양의 새로운 농업 기회를 열어주었다. 이전에 인구가 없었고 인구 밀집 지역에서 멀리 떨어진 미국 전역에서 새로운 시장이 등장했다. 새로운 농업 기회는 남부 및 서부의 주와 같이 농촌으로 여겨지는 지역에서 나타났다. 남부와 캘리포니아에서 대규모 선적이 거의 같은 시기에 이루어졌지만, 남부에서 인공 얼음을 사용하는 대신 캘리포니아의 시에라에서 천연 얼음을 사용했다.[42] 냉장 기술은 많은 지역이 특정 과일 재배를 전문으로 할 수 있게 했다. 캘리포니아는 여러 과일, 포도, 복숭아, 배, 자두, 사과를 전문으로 했고, 조지아는 특히 복숭아로 유명해졌다. 캘리포니아에서 냉장 철도 차량의 도입은 1895년 4,500 차량에서 1905년 8,000~10,000 차량으로 증가했다.[43] 걸프 연안 주, 아칸소, 미주리, 테네시는 대규모 딸기 생산에 참여했으며, 미시시피는 토마토 산업의 중심지가 되었다. 뉴멕시코, 콜로라도, 애리조나, 네바다는 멜론을 재배했다. 냉장이 없었다면 이것은 불가능했을 것이다. 1917년까지, 동부 시장과 가까운 잘 정착된 과일 및 채소 지역은 이러한 먼 전문 센터로부터의 경쟁 압력을 느꼈다.[44] 냉장은 고기, 과일, 채소에만 국한되지 않고 유제품 및 낙농장에도 적용되었다. 20세기 초, 대도시는 400km 떨어진 농장에서 유제품을 공급받았다. 유제품은 부패성이 더 커서 과일 및 채소처럼 먼 거리를 쉽게 운송할 수 없었다. 냉장은 동부 시장에서 멀리 떨어진 서부 지역에서 생산을 가능하게 했으며, 실제로 낙농업자들은 운송 비용을 지불하고도 동부 경쟁 업체보다 더 저렴하게 판매할 수 있었다.[45] 냉장 및 냉장 철도는 강, 계곡 길 또는 항구와 같은 자연 운송 경로에서 멀리 떨어진 비옥한 토지를 가진 지역에 기회를 제공했다.[46]

"엣지 시티"는 조엘 가로가 처음 사용한 용어이며, "은하 도시"라는 용어는 루이스 멈포드가 처음 사용했다. 이 용어들은 이전에는 주거 지역이나 농촌 지역이었던 곳에서 전통적인 도심이나 중심 업무 지구 외부에 비즈니스, 쇼핑, 엔터테인먼트가 집중된 곳을 지칭한다. 로스앤젤레스, 라스베이거스, 휴스턴, 피닉스와 같은 이러한 도시들의 성장에 기여한 요인들이 있었다. 이러한 대도시들의 성장에 기여한 요인들로는 신뢰할 수 있는 자동차, 고속도로 시스템, 냉장, 농업 생산량 증가 등이 있다. 위에서 언급한 것과 같은 대도시들은 역사적으로 드문 현상은 아니었지만, 이러한 도시들을 다른 도시들과 구별하는 점은 이러한 도시들이 자연적인 수송로, 또는 길, 항구, 산, 강 또는 계곡과 같은 두 개 이상의 수송로의 교차로를 따라 존재하지 않는다는 것이다. 이러한 대도시들은 불과 수백 년 전만 해도 사람이 살 수 없었을 지역에 개발되었다. 공기를 냉각시키고 물과 음식을 먼 거리에서 운송하는 데 비용 효율적인 방법이 없었다면, 이러한 대도시들은 결코 개발되지 못했을 것이다. 이러한 도시들의 급격한 성장은 냉장과 농업 생산성 증가에 의해 영향을 받았으며, 이를 통해 더 멀리 떨어진 농장들이 인구를 효과적으로 먹여 살릴 수 있게 되었다.[46]

냉장 기술의 도입과 추가 기술의 발전은 미국의 농업을 급격하게 변화시켰다. 20세기 초, 농업은 미국 시민들에게 흔한 직업이자 생활 방식이었으며, 대부분의 농부들이 실제로 농장에서 살았다. 1935년, 미국에는 680만 개의 농장이 있었고 인구는 1억 2,700만 명이었다. 그러나 미국의 인구는 계속 증가했지만, 농업에 종사하는 시민의 수는 계속 감소하고 있다. 2007년 미국 인구 조사에 따르면, 3억 1,000만 명의 인구 중 1% 미만이 오늘날 농업을 직업으로 삼고 있다고 한다. 그러나 인구 증가로 인해 농산물에 대한 수요가 증가했고, 이는 더 다양한 작물, 비료, 살충제 및 향상된 기술을 통해 충족되었다. 향상된 기술은 농업 관리에 관련된 위험과 시간을 줄여주었으며, 대규모 농장이 사회의 수요를 충족하기 위해 1인당 생산량을 증가시킬 수 있게 했다.

6. 규정

JAS법에서는 냉장을 10℃ 이하로 보존하도록 규정하고 있다. 반면 칠드는 5℃ 이하, 냉동은 영하 15℃ 이하이다.[1]

식품위생법에서는 냉장과 냉동을 규정하고 있으며, JAS법과 거의 같지만, "비가열식육 제품 및 특정 가열 식육 제품 중 수분 활성이 0.95 이상인 것"에 대해서는 5℃ 이하로 보존하는 것을 냉장으로 규정하고 있다.[1]

JIS에서는 냉장 자체에 관한 규정은 없지만, 칠드는 0℃ 부근, 빙온은 영하 1℃ 부근, 파셜은 영하 3℃ 부근의 온도대로 규정하고 있다. 냉장의 온도는 칠드보다 높은 온도라는 의미이다.[1]

7. 현대적 응용

냉장의 현재 가장 널리 사용되는 분야는 개인 주택 및 공공 건물의 에어컨과 가정, 식당 및 대형 보관 창고의 식품 냉장이다. 냉장고와 주방, 공장, 창고의 냉장고 및 냉동고 사용[63][64][65][66][67]은 과일과 채소를 저장하고 가공하여 현대 식단에 신선한 샐러드를 연중 추가하고, 생선과 육류를 장기간 안전하게 보관할 수 있게 해주었다. 부패하기 쉬운 식품 보관에 최적의 온도 범위는 3°C에서 5°C이다.[68]

상업 및 제조업에서 냉장은 다양한 용도로 사용된다. 냉장은 산소, 질소, 프로판, 메탄과 같은 가스를 액화하는 데 사용된다. 압축 공기 정화에서 압축 공기에서 수증기를 응축시켜 수분 함량을 줄이는 데 사용된다. 정유 공장, 화학 공장, 석유 화학 공장에서는 냉장을 사용하여 특정 공정을 필요한 저온으로 유지한다(예: 고옥탄가 휘발유 구성 요소 생산을 위한 부텐 및 부탄의 알킬화에서). 금속 가공업자는 냉장을 사용하여 강철 및 식칼을 템퍼링한다. 온도에 민감한 식품 및 기타 재료를 트럭, 기차, 비행기 및 선박으로 운송할 때 냉장은 필수적이다.

유제품은 지속적으로 냉장이 필요하며,[8][69] 지난 수십 년 동안 계란은 식료품점에 도착한 후 냉장하는 대신 배송 중에 냉장해야 한다는 사실이 밝혀졌다. 육류, 가금류 및 생선은 모두 판매되기 전에 기후 제어 환경에서 보관해야 한다.[70] 냉장은 또한 과일과 채소를 더 오래 먹을 수 있도록 돕는다.[70]

냉장의 가장 영향력 있는 용도 중 하나는 일본의 스시/사시미 산업 발전이었다.[71][72] 냉장이 발명되기 전에는 많은 스시 애호가들이 질병에 걸릴 위험이 있었다. 냉장되지 않은 사시미의 위험성은 일본 농촌 지역의 연구 및 의료 서비스 부족으로 인해 수십 년 동안 밝혀지지 않았다. 20세기 중반 무렵, 교토에 본사를 둔 조지루시는 냉장고 디자인에서 획기적인 발전을 이루어 식당 업주와 일반 대중을 위해 냉장고를 더 저렴하고 접근하기 쉽게 만들었다.

참조

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[9] 서적 Refrigeration Fundamentals and Applications https://books.google[...] Charles Nehme
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[14] 서적 The technical arts and sciences of the ancients Kegan Paul
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