습도

안녕하세요.

제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.

제주에 장마가 시작되었습니다. 장마가 시작되면 습도가 높아서 빨래가 잘 마르지 않고, 더운 온도까지 겹치면 불쾌지수도 올라가지요. 이번 시간에는 지난 시간에 배운 수증기량과 습도의 관계에 대해서 공부해보겠습니다. 일기 예보에서 보던 습도를 어떻게 측정하는지 한 번 알아봅시다. 물론 수증기량과 이슬점에 대해 복습하고 오셔야겠지요 ^^

● 수증기량과 이슬점

*** 습도 [humidity, 濕度]

습도란 말 그대로 공기의 건조하고 습한 정도를 말합니다. 현재 온도에서 공기가 포함한 수증기가 어느정도 있는가를 백분율(%)로 나타낸 것이죠. 쉬운 예를 들어볼게요.

현재 상자안에 공기에 최대로 들어갈 수 있는 포화수증기량이 5개인데요, 현재 3개의 수증기만 들어가 있다고 생각해봅시다. 이때 습도는 수증기량이 얼마나있는지 백분율로 나타낸 것이기 때문에 계산식은 위 그림에 적어놓은 것과 같이 60%가 됩니다. 농도와 거의 개념이 비슷하죠? ^^

그렇다면 지난 시간에 배운 수증기량 그래프를 보고 여러 공기의 습도를 계산해봅시다.

▶ 공기 A의 습도

공기 A는 현재 온도가 15℃에 12.8 g 의 수증기량을 가지고 있네요. 15℃ 에서 이 공기가 최대한 포함할 수 있는 포화수증기량은 12.8 g 입니다. 그렇다면 습도는 얼마일까요?

네, 공기 A의 습도는 100% 입니다. 포화수증기량 곡선에 있는 공기는 현재 수증기량과 포화 수증기량이 같기 때문에 항상 습도가 100%가 되는거죠.

그렇다면 공기 C의 습도는 계산을 하지 않아도 알 수 있겠죠? 네, 바로 공기 C의 습도는 100% 입니다.

▶ 공기 B의 습도

공기 A는 현재 온도가 25℃에 12.8 g 의 수증기량을 가지고 있네요. 25℃ 에서 이 공기가 최대한 포함할 수 있는 포화수증기량은 23.1 g 입니다. 습도를 계산해봅시다. 

공기 B의 습도는 약 55.4% 입니다. 계산식이 크게 어렵지는 않지요? ^^

*** 기온과 습도의 관계

공기 중에 수증기량이 거의 일정하게 유지되는 맑은 날, 기온과 습도의 관계는 어떨까요?

■ 기온이 올라가는 경우

해가 뜨고 낮에 기온이 올라간다고 생각해봅시다. 현재 수증기량은 변하지 않고요. 습도는 과연 올라갈까요, 내려갈까요?

기온이 올라가면 공기가 최대한 포함할 수 있는 포화 수증기량이 증가하게 됩니다. 습도를 계산하는 식을 생각해보면 답이 금방 나옵니다.

네, 기온이 올라가서 포화 수증기량이 증가하게 되면 습도는 거꾸로 감소하게 됩니다. 기온이 높은날 빨래가 잘 마르는 이유죠.

■ 기온이 낮아지는 경우

기온이 낮아지면 공기가 최대한 포함할 수 있는 포화 수증기량이 감소합니다. 그렇다면 습도는?

그렇습니다. 기온이 낮아져서 포화 수증기량이 감소하면 습도는 올라가게 됩니다.

이처럼 현재 수증기량이 변하지 않아도 기온에 따라서 습도는 상대적으로 변하게 됩니다. 그래서 일반적으로 우리가 사용하는 '습도'의 개념을 '상대습도'라고 표현하기도 합니다.

*** 건습구 습도계 [psychrometer, 乾濕球濕度計]

주위 공기의 온도를 측정하는 온도계와 젖은 헝겊으로 감싸서 습한 공기를 측정하는 온도계를 이용해 습도를 측정하는 기구를 '건습구 습도계'라고 합니다.

주위 공기의 온도를 측정하는 온도계를 '건구 온도계'라고 하고, 젖은 헝겊으로 감싼 온도계를 '습구 온도계'라고 합니다.

만약 건조해서 증발이 많이 일어나게 되면 습구 온도계 아래에 있는 젖은 헝겊에 있는 물이 기화되어 열을 빼앗아가게 되겠지요? 습구 온도계의 온도가 낮아지게 됩니다. 거꾸로 주위의 습도가 매우 높아서 증발이 거의 일어나지 않는다면 습구 온도계의 온도는 거의 변함이 없겠지요.

이렇게 건구 온도와 습구 온도의 차이를 이용해서 습도를 측정할 수 있습니다. 건조하면 건구 온도와 습구 온도의 차이가 많이 날 것이고, 습하다면 건구 온도와 습구 온도의 차이가 적게 납니다. 

만약 습도가 100%라면 증발이 전혀 일어나지 않기 때문에 건구 온도와 습구 온도는 같을 것입니다.

■ 습도표 읽기

건구 온도가 22℃, 습구 온도가 19℃ 로 측정되었습니다. 건구 - 습구 온도차는 3℃ 가 되겠네요. 습도표를 이용해서 습도를 알아봅시다.

먼저 세로축에서 습구 온도 19℃를 찾고, 가로축에서 온도차 3℃를 찾은 뒤에 만나는 숫자가 바로 현재 공기의 습도가 되겠습니다.

현재 공기의 습도는 76%가 되겠네요. 습도표 읽기, 어렵지 않지요? ^^ 쉬운 문제지만 시험에 가끔씩 출제가 되기도한답니다.

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수증기량, 기온, 습도의 관계에 대해서 공부해보았습니다. 개념이 크게 어렵지 않지만 그래프를 보고 습도를 계산할 수 있어야하고, 건습구 습도계의 원리를 알고 습도표를 읽을 줄도 알아야합니다. 교과서나 참고서에 나온 문제들을 여러번 풀어보면서 이해하시길 바랍니다 ^^

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