상대습도와 절대습도의 상관관계

 

1. 개 요

지구상의 공기는 질소, 산소의 주성분과 아르곤, 탄산가스, 네온 등의 기타 미량의 기체로 구성되며 여기에 수증기가 포함되어 있다. 대기 중에는 이들 공기의 구성물질 이외에 자연이나 인간이 발생하는 먼지나 가스, 증기 등도 포함되어 있다. 그러나 공기조화의 이론적인 계산에서는 건조공기와 수증기의 혼합물을 공기로 삼고 있다.

수증기를 포함하지 않는 공기를 건조공기(dry air),

수증기를 포함하고 있는 공기를 습공기라고 한다

습공기를 상대습도와 절대습도로 분류할 수 있는데

절대습도란 공기 1 m³ 중에 포함된 수증기의 양을 그램(kg/kg′)으로 나타낸 것임.

절대습도는 수증기의 양으로 변동되며 온도 변화와는 무관함.

즉 온도가 증감되더라도 가습되지 않는 이상 절대습도는 일정함. 

상대습도란 공기 중에 최대로 들어 있을 수 있는 수증기의 양(포화수증기량)과 비교해서 현재 들어 있는 수증기의 양을 퍼센트(%)로 나타낸 것임.

포화수증기량은 온도에 따라 변함.

공기 중에 들어있는 수증기의 양이 일정하더라도 상대습도는 온도에 따라 달라짐.

전산실 등에서 습도는 수증기량이 일정하더라도 주변온도에 따라 습도가 변하는 상대습도가 절대적으로 중요한 역할을 한다.

2. 용어의 정의

(1) 건조공기(dry air)

-     수증기를 전현 함유하지 않은 건조한 공기로서 ․ 조성(Vol%): N₂(78%), O₂ (20.93%), Ar(0.933%), CO₂(0.03%), Ne(1.8x10^-3%), He(5.2x10^-4 %) ․

-     평균분자량(m_a) = 28.964 ㎏·m / ㎏·^oK ․

-     기체상수(R_a)=29.27 ㎏·m / ㎏·^oK ․

-     비중량(γ_a)=1.293 ㎏/N㎥ (20℃일 때 = 1.2 ㎏/㎥) ․

-     비체적(V_a)=0.7733 N㎥/㎏(20℃일 때 = 0.83 ㎥/㎏)

(2) 습공기 (moist air)

건조공기 중에 수분을 함유한 것으로 수분은 기계적인 상태로 혼합되어 있다.

구 분	설 명
상 태	건조공기 + 수증기 = 습공기
무 게	1kg + χkg = (1+χ)kg
분 압	Pa(건조공기분압) + Pw(수증기분압) = P(습공기 전압)
체 적	Va + Vw = V

(3) 포화공기(saturated air)

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절대습도 계산 관계식 유도

앞서 다룬 모든 식은 절대습도 값이 주어져야 계산이 됨으로 절대습도 값을 계산하는 식이 필요하다. 절대습도 값을 계산하는 관계식의 유도는 다음과 같다.      
         절대습도 식을 유도하기 위해서는 먼저 열역학적 습구온도에 대한 비 엔탈피를 계산하는 식을 세워야 한다. 열역학적 습구온도란 습공기의 어떤 상태에 대해 정확하게 동일한 온도와 전압 (Total Pressure)에서 액상의 물이 공기로 증발되어 포화상태에 도달하는 온도가 존재하는데 이 온도를 가르켜 열역학적 습구온도라 한다. 이 온도에서의 비 엔탈피 h_s는 다음과 같은 식으로 계산된다.      
         동일한 압력하에서 단열 포화과정애서 다음의 3가지 이론이 성립된다.

- 절대습도 (Humidity Ratio)는 주어진 초기 절대습도 W으로부터 습구온도 t_wb에서 포화되는 포화 절대습도 (Saturation Humidity Ratio) W_s로 증가된다.      
       
- 비 엔탈피는 주어진 초기 값 h로부터 습구온도 t_bw에서 포화되는 비 엔탈피 h_s로 증가된다.      
       
- 건공기 단위 질량 당 추가되는 물의 질량은 (W_s - W)임으로 습공기에 추가되는 에너지의 량은 (W_s - W)h_w 가 된다. 여기서 h_w는 습구온도 t_wb에서 추가되는 물의 비 엔탈피이다. h_w ≒ 4.186047 t_wb이다. (여기서 t_wb는 ℃임.) 

         위 이론을 수식으로 표현하면 h_s = h + (W_s - W)h_w가 되며 이 식을 절대습도 W에 대해 풀어서 정리하면 다음과 같다.      
 

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상대습도와 절대습도의 상관관계

1. 개 요

지구상의 공기는 질소, 산소의 주성분과 아르곤, 탄산가스, 네온 등의 기타 미량의 기체로 구성되며 여기에 수증기가 포함되어 있다. 대기 중에는 이들 공기의 구성물질 이외에 자연이나 인간이 발생하는 먼지나 가스, 증기 등도 포함되어 있다. 그러나 공기조화의 이론적인 계산에서는 건조공기와 수증기의 혼합물을 공기로 삼고 있다.

수증기를 포함하지 않는 공기를 건조공기(dry air),

수증기를 포함하고 있는 공기를 습공기라고 한다

습공기를 상대습도와 절대습도로 분류할 수 있는데

절대습도란 공기 1 m³ 중에 포함된 수증기의 양을 그램(kg/kg′)으로 나타낸 것임.

절대습도는 수증기의 양으로 변동되며 온도 변화와는 무관함.

즉 온도가 증감되더라도 가습되지 않는 이상 절대습도는 일정함. 

상대습도란 공기 중에 최대로 들어 있을 수 있는 수증기의 양(포화수증기량)과 비교해서 현재 들어 있는 수증기의 양을 퍼센트(%)로 나타낸 것임.

포화수증기량은 온도에 따라 변함.

공기 중에 들어있는 수증기의 양이 일정하더라도 상대습도는 온도에 따라 달라짐.

전산실 등에서 습도는 수증기량이 일정하더라도 주변온도에 따라 습도가 변하는 상대습도가 절대적으로 중요한 역할을 한다.

2. 용어의 정의

(1) 건조공기(dry air)

-     수증기를 전현 함유하지 않은 건조한 공기로서 ․ 조성(Vol%): N₂(78%), O₂ (20.93%), Ar(0.933%), CO₂(0.03%), Ne(1.8x10^-3%), He(5.2x10^-4 %) ․

-     평균분자량(m_a) = 28.964 ㎏·m / ㎏·^oK ․

-     기체상수(R_a)=29.27 ㎏·m / ㎏·^oK ․

-     비중량(γ_a)=1.293 ㎏/N㎥ (20℃일 때 = 1.2 ㎏/㎥) ․

-     비체적(V_a)=0.7733 N㎥/㎏(20℃일 때 = 0.83 ㎥/㎏)

(2) 습공기 (moist air)

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