습도란?
습도는 공기나 다른 기체 안에 수증기가 존재하는 것을 말합니다. 수증기는 기체 상태의 물을 의미하며 일반적인 다른 기체처럼 눈에 보이지 않는(불가시) 성질을 가집니다. 우리가 숨쉬는 대기 중 백분의 일 정도가 수증기입니다.
습도는 물(액체)의 증발로 발생합니다. 증발은 뜨거운 물에서 많이 일어나지만 얼음에서도 기화는 일어납니다. 증발과 관련된 요인은 여러가지가 있으나 그 중 온도가 가장 중요한 요소입니다.
*증발 : 액체에서 기체로 상전이
*기화 : 액체 또는 고체에서 기체로 상전이
대기, 진공 또는 다른 기체는 수증기를 포함할 수 있는 용량이 정해져 있습니다. 이 용량은 주로 온도에 따라 달라지며, 일반적으로 온도가 높으면 더 많은 수증기를 포함할 수 있습니다. 아래 그래프를 참고해주세요.
어떤 한 온도지점에서 수증기를 최대한 포함한 대기를 “포화”되었다고 합니다. 공기의 “상대습도”는 어떤 한 온도지점에서 수증기가 얼마나 포화되어 있느냐는 정도를 백분율로 표기한 것입니다.
습도의 측정값 종류
몰 (Mole)
탄소 원자번호 12는 12그램이 있는 양 만큼의 원자 개수 만큼의 개체를 갖고 있는 물질의 양입니다. 몰이 사용될 때, 개체(elementary entities)는 원자, 분자 등을 말합니다. 단위는 [mol]로 표시합니다.
*몰분율(Mole fraction) : 어떤 체적에 존재하는 전체 물질량(몰 수)에 대한 관심의 대상이 되는 물질의 물질량(몰 수)의 비율입니다.
기체의 감열 (Sensible heat of a gas)
어떤 온도에서 기체 내에 존재하는 에너지입니다.
단위는 기체의 질량 당 에너지 [J·kg-1]로 표시합니다.
잠열 (Latent Heat)
어떤 물질에 내재되어 있지만 온도와 직접적으로 관련되지 않은 열을 말합니다. 기체의 경우 증발에 열이 필요하기 때문에 열이 저장되어 있습니다.
단위는 기체의 질량 당 에너지 [J/kg]로 표시합니다.
습기체의 엔탈피 (Enthalpy of humid gad)
습기체의 전체 에너지의 척도를 말합니다. 엔탈피는 기체의 온도, 압력 및 수분량의 함수입니다. 엔탈피는 HVAC 분야에서 많이 사용됩니다. 기체의 엔탈피는 기체 각 성분에 대해 감열과 잠열의 합입니다. 엔탈피 값은 통상, 기준선으로부터의 상대적 값으로 사용합니다. 건조기체의 경우 0 ℃에서 열량을 말합니다. 수증기의 경우 엔탈피는 통상 0.01 ℃의 물의 열량값에 대한 값으로 나타냅니다.
단위는 건조가스 양에 대한 에너지 [kJ/kg]로 표시합니다.
노점 또는 노점온도 (Dew point or dew-point temperature)
슬점이라고도 합니다. 기체를 냉각하여 결로 등과 같이 응축현상이 일어나는 온도를 말합니다. 이 온도는 물과 공기가 포화된 상태로 평형을 이루는 온도를 말합니다.
단위는 [℃]로 표시하며 앞이나 뒤에 노점임을 표기합니다. [Td -20 ℃] 또는 [-20 ℃ D.P]
상점 또는 상점온도 (Frost point or frost-point temperature)
서리점이라고도 합니다. 기체를 냉각시킬 때 상(frost)이 생기는 온도를 말합니다. 이 온도는 공기가 얼음과 평형을 이루는 온도입니다.
단위는 [℃]로 표시하며 앞이나 뒤에 상점임을 표기합니다. [Tf -20 ℃] 또는 [-20 ℃ F.P]
*0 ℃ 이하에서는 상점과 노점이 동시에 존재할 수 있습니다. 해당 값은 분명한 차이가 있지만 0 ℃ 이하에서의 둘의 차이는 산업현장에서 구분하여 적용하기에 미미한 수준이라 둘을 혼용해서 사용하기도 합니다.
수증기의 부분압 (Partial pressure of water vapor)
어떤 기체에서 전체압력 중 수증기 성분에 의한 압력에 해당하는 압력값을 말합니다.
압력의 단위 [Pa], [kPa], [mbar], [mmHg] 등으로 표시합니다.
포화 수증기압 (Saturation vapor pressure of water)
한 온도에서 존재하는 수증기의 최대 압력을 말합니다.
압력의 단위 [Pa], [kPa], [mbar], [mmHg] 등으로 표시합니다.
상대습도 (Relative humidity)
한 온도에서 평면상의 액체 상태 물의 표면위 포화 수증기압에 대한 실제 수증기압의 비율입니다. 단위는 [%]로 표시하며 앞이나 뒤에 상대습도임을 표기합니다. [30% RH] 또는 [상대습도 30%]
절대습도 (Absolute humidity)
한 온도, 한 압력의 습공기에서 단위체적당 포함되어 있는 수증기의 질량을 말합니다. 단위는 [g/m3]로 표시합니다.
*화학공학에서는 체적식 절대습도(volumetric absolute humidity)라고 합니다. 기상학에서는 증기농도(vapor concentration)라고 합니다. 절대습도는 다른 분야에서 증기밀도(vapor density), 질량 농도(mass concentration), 체적당 수분량(moisture content by volume) 등으로 불리기도 합니다.
수분 활성도 (Water activity)
수분 활성도는 어떤 습한 물질이 폐쇄된 공간에 놓여 있을 때 평행상태에 이르러서 형성되는 상대습도입니다. 평형상대습도(ERH)와 같은 개념입니다. 0~1의 값으로 표기하며 앞에 수분활성도 값임을 표기합니다. [aw 0.15]
평형상대습도 (Equilibrium relative humidity)
평형상대습도는 어떤 물질이 그 수분 교환이 일정한 상태일 때의 공기 중의 상대습도 값을 말합니다.
단위는 [%]로 표시합니다.
비습 (Specific humidity)
습공기 단위 질량 당 수증기 질량을 말합니다.
단순 비율로 표기하거나 습공기 킬로그램당 수증기 그램 [g/kg]으로 표시할 수 있습니다.
혼합비 (Mixing ratio)
습도비(Humidity ratio)라고도 합니다. 한 장소에 있는 건조공기 단위 질량 당 수증기의 질량입니다.
단위는 [g/kg]으로 표시하며 수분량이 아주 낮은 경우 ppm(W)로 표시할 수 있습니다.
*화학공학에서는 혼합비를 절대습도로 부릅니다.
*ppm(Parts per million)을 사용할 때는 기준이 질량인지 체적인지 표시해야 합니다. 또한 수증기의 건조기체에 대한 비율인지 습기체에 대한 비율인지도 표시해야합니다. [ppm(V) : 체적 기준], [ppm(W) : 질량기준]
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