냉장고에 무언가를 붙여두기 위해 흔히 자석을 쓴다. 이처럼 냉장고와 자석은 낯설지 않은 한 쌍이지만, 둘의 관계는 그 이상이 될 수 있다. 어쩌면 지금까지의 냉장 원리를 뒤바꿔 놓을지도 모른다. GE의 연구진이 그린 미래의 냉장고, 그 핵심이 바로 자석이다.

냉장고의 역사는 약 100년 전으로 거슬러 올라간다. 1927년 GE가 처음으로 상업용 전기냉장고를 만들어낸 이래, 여러 생산기업이 다양한 제품을 내놓았으나 냉장의 원리만큼은 변하지 않아서, 그때나 지금이나 냉장고와 에어컨에는 모두 냉매와 압축기가 사용된다. 그러나 GE는 이를 물과 같은 액체 유체와 자석으로 대체하려 한다.

GE의 자기 냉장(magnetic refrigeration) 시스템은 자기열량 효과(magnetocaloric effect)에 바탕을 두고 있다. 어떤 금속은 자기장을 만나면 온도가 변한다. 금속을 자석 가까이에 두면 뜨거워지고 자석을 치우면 차가워지는 것이다. 1880년대 독일의 물리학자 에밀 바르부르크가 발견한 이 현상은 냉각 기술 분야에 이썽 꾸준한 관심의 대상이었지만, 아직까지 상용화에 이르지는 못했다.

10년 전부터 자기 냉장 연구를 진행해온 GE는 특수합금과 자석을 이용한 냉각기로 물을 얼릴 수 있을 만큼의 성과를 거두었다. 원리는 다음과 같다. 열 펌프라 불리는 기계를 이용해 액체 유체가 자석들 사이를 순환하여 열을 운반해 내보내도록 하는 것이다. 자기열량 효과를 지닌 특수 합금을 자석 원통 안에 넣은 후 자석을 회전시켰다 멈추었다 하는 방식으로 자기장의 생성과 소멸 과정을 반복한다. 그러면 합금도 발열과 냉각을 반복하게 되는데, 액체 유체가 열은 한쪽으로 냉기는 반대쪽으로 모아 보낸다.

GE 연구팀은 카트 크기 정도로 자기 냉각기의 크기를 줄이는데 성공했다. 물론 상용화를 위해서는 더욱 작게 만들 필요가 있다. GE는 향후 10년 이내에 자기 냉각 기술의 상용화가 가능하리라 내다보고 있다. “우리는 지난 100년 동안 현재의 냉장 기술을 효율화하는 데 힘썼다.” 연구팀의 벤카트 벤카타크리슈난(Venkat Venkatakrishnan)의 말이다. “이제 우리는 다음 100년을 위한 기술 개발에 매진하고 있다.”

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