공기
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1. 개요
공기는 지구 대기를 구성하는 기체 혼합물로, 고대 그리스 시대부터 4원소 중 하나로 여겨졌다. 18세기 앙투안 라부아지에에 의해 산소와 질소의 혼합물임이 밝혀졌다. 공기는 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소 등으로 구성되며, 수증기, 미량 기체도 포함한다. 섭씨 0도, 1기압에서 건조 공기 1L의 무게는 1.293g이며, 밀도는 1.293 kg/m3이다. 공기는 산업, 의료, 과학 등 다양한 분야에서 활용되며, 압축 공기, 액체 공기 형태로 사용되기도 한다.
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| 공기 | |
|---|---|
| 지도 | |
| 개요 | |
| 로마자 표기 | gonggi |
| 영어 | air |
| 일본어 | 空気 (くうき, kūki) |
| 정의 | 지구를 둘러싸고 있는 기체 혼합물 |
| 구성 | |
| 주요 성분 | 질소 (약 78%) 산소 (약 21%) 아르곤 (약 0.93%) |
| 기타 성분 | 이산화탄소 네온 헬륨 메탄 크립톤 수소 아산화 질소 오존 수증기 |
| 상태 | |
| 건조 공기 | 습기를 포함하지 않은 공기 |
| 습한 공기 | 습기를 포함한 공기 |
| 역할 | |
| 생명 유지 | 생물이 호흡하는 데 필수적인 산소를 공급 식물이 광합성하는 데 필요한 이산화탄소 제공 |
| 기상 현상 | 바람, 구름, 비 등 기상 현상에 중요한 역할 |
| 소리 전달 | 소리를 전달하는 매개체 역할 |
| 오염 | |
| 주요 원인 | 산업 활동 자동차 배기가스 난방 및 발전 미세먼지 |
| 영향 | 인체 건강에 악영향 지구 온난화 및 기후 변화 산성비 및 환경 파괴 |
| 활용 | |
| 산업 | 압축 공기 이용한 기계 작동 액체 질소 생산 용접 |
| 생활 | 타이어 공기 주입 풍선 공기 주입 에어컨 및 냉장고 작동 스쿠버 다이빙 |
2. 역사
고대 그리스나 중세 유럽의 4대원소에서 공기는 네 개의 원소 중 하나였다.[1] 근대적인 원소 개념이 정립된 이후에도 공기는 일정 기간 원소 중 하나로 여겨졌다. 공기와는 성질이 다른 다양한 기체가 발견되었지만, 그것들은 공기의 화합물이나 혼합물이라고 생각되었다. 18세기에 앙투안 라부아지에는 공기가 산소와 질소의 혼합물인 것을 알아냈고, 그 후 공기를 원소로 생각하는 사람들은 없어지게 되었다.
지구를 덮고 있는 기체층은 “'''대기권'''”이라 하며[1], 그 기체 자체는 일상 대화나 공업 분야에서는 “공기”[2], 기상학 등 지구과학 분야에서는 “'''대기'''”[3]라고도 부른다. 일반적으로 “공기”라고 할 때는 인간이 생활하는 주변의 지상 공기를 가리키며, 비행기가 운항하는 고도와 같은 상공의 공기를 가리키기도 한다. 지구과학에서는 같은 것을 “대기”라고 한다. 일본어에서 “空気(쿠우키)”는 사람들의 기분이나 분위기라는 의미도 있다.[4]
일본에서 처음으로 공기의 존재를 과학적으로 증명하는 실험을 보여준 것은 에도 시대 초기의 선종 승려인 사와안 소호(1573-1645)이다.[4] 사와안은 『리가쿠노쇼케이(理学之捷径)』(1621)에서 “기는 형체는 없지만 분명히 존재하는 증거로, 기가 움직이면 바람이 불고, 사람이 세게 달려 기가 움직이면 숨이 거칠어지는 것과 같다”라고 설명하며, “통의 바닥에 (불이 붙은 숯을) 풀로 붙여 물 위에 뒤집어 놓고, 똑바로 물속에 밀어넣으면, 통 안에 물이 들어가지 않고 불이 꺼지지 않는다. 이것은 통 안에도 기가 가득 차 있기 때문에 안이 막혀 물이 들어갈 곳이 없고, 통 안은 비어 있지만 기가 있는 증거이다”라는 실험을 제시했다.[4]
사와안은 이러한 실험을 통해 공기의 존재를 증명했지만, 전국 말기부터 에도 시대 초기의 사카이와 교토에서 활동했던 많은 기독교 선교사들로부터 아리스토텔레스의 자연학 강의를 알게 되어 자신의 설교에 이용했을 것으로 추정된다.[4]
사와안은 『도카이야와(東海夜話)』(1859)에서 종이 공기총 장난감인 죽총을 소개하며, “앞쪽의 공과 뒤쪽의 공 사이는 비어 있지만 그 사이에는 기가 가득 차 있기 때문이다”라고 썼다.[4] 그는 유학의 이기론에서 말하는 “기”와 공기의 동일성을 증명하고자 했다.[4]
2. 1. 고대와 근대의 공기 연구
고대 그리스나 중세 유럽의 4대원소에서 공기는 네 개의 원소 중 하나였다.[23] 4원소설에서 원소의 관계도는 --와 같다. 근대적인 원소 개념이 정립된 이후에도 공기는 일정 기간 원소 중 하나로 여겨졌다. 공기와는 성질이 다른 다양한 기체가 발견되었지만, 그것들은 공기의 화합물이나 혼합물이라고 생각되었다. 18세기에 앙투안 라부아지에는 공기가 산소와 질소의 혼합물임을 알아냈고, 그 후 공기를 원소로 생각하는 사람들은 없어지게 되었다.18세기 후반, 영국에서 공기의 화학(pneumatic chemistry)에 대한 관심이 높아졌다.[23] 조지프 블랙은 고정 공기(이산화탄소) 연구를 통해 기체의 특이성을 식별하고 공기 화학의 기초적인 연구에 기여했다.[23] 조지프 프리스틀리는 플로지스톤이 제거된 공기(dephlogisticated air)라는 기체(산소)를 연구하고, 일산화 질소, 이산화 질소, 염화 수소, 암모니아, 이산화 황, 사플루오린화 규소, 산소에 대한 연구 결과를 "다양한 종류의 공기에 대한 실험과 관찰"(Experiments and Observation on Different Kinds of Air)이라는 책으로 출판했다.[23]
얀 바프티스트 반 헬몬트는 그리스어로 혼돈을 의미하는 chaos에서 가스(gas)라는 단어를 만들었다.[23] 수직 구조로서의 대기는 고도가 높은 곳으로 가야 연구가 가능했기 때문에 공기 연구에 비해 발달이 늦었다.[23] 1648년, 블레즈 파스칼은 퓌드돔 화산에 유리관과 수은을 가지고 올라가 고도별 수은주 높이를 측정하여 고도에 따라 수은주 높이가 다르며, 온도가 같다면 고도가 낮을수록 압력이 증가한다는 것을 발견했다.[23]
2. 2. 한국의 전통적 공기 인식
일본에서 처음으로 공기의 존재를 과학적으로 증명하는 실험을 보여준 것은 에도 시대 초기의 선종 승려인 사와안 소호(1573-1645)이다.[4] 사와안은 『리가쿠노쇼케이(理学之捷径)』(1621)에서 "기는 형체는 없지만 분명히 존재하는 증거로, 기가 움직이면 바람이 불고, 사람이 세게 달려 기가 움직이면 숨이 거칠어지는 것과 같다"라고 공기의 존재를 설명하였다. 그는 "통의 바닥에 (불이 붙은 숯을) 풀로 붙여 물 위에 뒤집어 놓고, 똑바로 물속에 밀어넣으면, 통 안에 물이 들어가지 않고 불이 꺼지지 않는다. 이것은 통 안에도 기가 가득 차 있기 때문에 안이 막혀 물이 들어갈 곳이 없고, 통 안은 비어 있지만 기가 있는 증거이다"라는 실험을 제시했다.[4]사와안은 "일본 최초로 공기의 존재를 증명한 실험"을 했지만, 전국 말기부터 에도 시대 초기의 사카이와 교토에서 활동했던 많은 기독교 선교사들로부터 아리스토텔레스의 자연학 강의를 알게 되어 자신의 설교에 이용했을 것으로 추정된다.[4]
사와안은 『도카이야와(東海夜話)』(1859)에서 죽총이라는 종이 공기총 장난감을 소개하며, "앞쪽의 공과 뒤쪽의 공 사이는 비어 있지만 그 사이에는 기가 가득 차 있기 때문이다"라고 썼다.[4]
사와안은 처음부터 끝까지 "기"라는 말을 사용했는데, 이는 유학의 이기론에서 말하는 "기" 일반의 실재를 증명하고 싶었기 때문이다. 그는 그러한 "기"와 공기의 동일성을 증명하고자 "기" 이외의 다른 단어를 고려하지 않았다.[4]
중국에서 전래된 기(理氣) 개념과 구분되는 또 다른 용어로 「유기(游気)」가 사용되었다. 유기는 중국의 유자육(游子六)이 저술한 『천경혹문(天経或問)』에서 사용된 용어로, 네덜란드 과학 서적을 통해 일본에서 처음으로 근대 유럽 과학을 접한 시축충웅(志筑忠雄)(1760-1806)이 자신의 저서에서 자주 사용하였다.[4] 시축은 유기를 수증기의 의미로도 사용하였으므로, 오늘날의 공기와 완전히 동일하지는 않았다. 그는 중국의 음양오행설(陰陽五行説)의 영향도 받았다.[4]
2. 3. '공기' 용어의 역사
고대 그리스나 중세 유럽의 4대원소에서 공기는 네 개의 원소 중 하나였다. 근대적인 원소 개념이 정립된 이후에도 공기는 일정 기간 원소로 여겨졌다. 공기와는 성질이 다른 다양한 기체가 발견되었지만, 그것들은 공기의 화합물이나 혼합물이라고 생각되었다. 18세기에 앙투안 라부아지에는 공기가 산소와 질소의 혼합물임을 밝혀냈고, 그 후 공기를 원소로 생각하는 사람들은 사라졌다.[1]18세기 후반, 영국에서 공기의 화학(pneumatic chemistry)에 대한 관심이 높아졌다.[23] 조지프 블랙은 고정 공기(이산화탄소) 연구를 통해 기체의 특이성을 식별하고 공기 화학의 기초적인 연구에 기여했다.[23] 조지프 프리스틀리는 플로지스톤이 제거된 공기(dephlogisticated air)라는 기체(산소)를 연구하고, 일산화질소, 이산화질소, 염화수소, 암모니아, 이산화황, 사플루오린화 규소, 산소에 대한 연구 결과를 "다양한 종류의 공기에 대한 실험과 관찰"(Experiments and Observation on Different Kinds of Air)에 출판했다.[23]
얀 바프티스트 반 헬몬트는 그리스어로 혼돈을 의미하는 chaos에서 가스(gas)라는 단어를 만들었다.[23]
일본에서 공기의 존재를 과학적으로 증명하는 실험을 처음 보여준 것은 에도 시대 초기의 선종 승려인 사와和尚(1573-1645)이다. 사와은 『리가쿠노쇼케이(理学之捷径)』(1621)에서 “기는 형체는 없지만 분명히 존재하는 증거로, 기가 움직이면 바람이 불고, 사람이 세게 달려 기가 움직이면 숨이 거칠어지는 것과 같다”라고 설명하며, 통 바닥에 불붙은 숯을 붙여 물 위에 뒤집어 놓고 물속에 밀어 넣으면 통 안에 물이 들어가지 않고 불이 꺼지지 않는 실험을 제시했다. 이는 통 안에 기가 가득 차 있기 때문이라고 설명했다.
사와은 전국 말기부터 에도 시대 초기에 활동했던 기독교 선교사들로부터 아리스토텔레스의 자연학 강의를 알게 되어 자신의 설교에 이용했을 것으로 추정된다. 또한, 『도카이야와(東海夜話)』(1859)에서 종이 공기총 장난감인 죽총을 소개하며, 앞쪽과 뒤쪽 공 사이에 기가 가득 차 있다고 설명했다. 사와은 유학의 이기론에서 말하는 “기” 일반의 실재를 증명하고 싶었기 때문에 “기”와 공기의 동일성을 증명하고자 했다.
“공기”라는 단어를 처음 사용한 것은 이하라 사이카쿠(1642-1693)의 『색정일대남(好色一代男)』(1682)이다. 사이카쿠는 “지금 이 눈으로는 공기처럼 여겨지는구나”라고 적었지만, 이는 “어리석은 자”라는 의미였다. 에도 시대에는 “공기”를 “어리석은 자”로 이해하는 사람들도 있었다.
메이레키 5년(1659)의 『건곤변설』에도 “공기”라는 단어가 나오지만, 이는 유럽의 4원소설을 논한 것으로, 오늘날의 공기를 가리키는 말은 아니었다.
오늘날 사용하는 의미의 ‘공기’라는 단어는 마에노 료타쿠(1723-1803)의 『관리비언(管蠡秘言)』(1777)에서 처음 등장한다. 료타쿠는 “공기는 지구를 감싸는 것으로, 그 두께는 지평선 위 45도에 이른다. 이것을 하늘의 몸이라고 한다.”라고 기술하여, 오늘날의 공기를 가리켰다. 료타쿠는 ‘공간을 차지하는 기’라는 의미로 ‘공기’라는 단어를 사용했으며, 네덜란드 학문을 알고 ‘공기’와 유학 등의 ‘기’를 구별하기 위해 ‘공기’라는 단어를 만들었다.
중국에서 전래된 기(理気) 개념과 구분되는 또 다른 용어로 「유기(游気)」가 사용되었다. 유기는 중국의 유자육(游子六)이 저술한 『천경혹문(天経或問)』에서 사용된 용어로, 시즈키 타다오(1760-1806)가 자신의 저서에서 자주 사용하였다. 시축은 유기를 수증기의 의미로도 사용하였으므로, 오늘날의 공기와 완전히 동일한 것은 아니었다.
분세이 원년(1818년)에 네덜란드의 공기총을 보고 이를 복제한 구니토모 도베(1778-1840)는 『기포기(気砲記)』를 저술하여 공기를 “기(気)”라고 표기했다. 당시 난학 관련 서적에서는 “기(気)”, “공기(空気)”, “유기(游気)” 세 어휘가 제각기 사용되었다.
난학자들은 공기를 나타내는 말로 "대기(大気)"라는 말을 만들었다. 막부의 명령으로 네덜란드어 가정 백과사전을 번역한 『후생신편(厚生新編)』(1821, 1824)에는 공기를 의미하는 말로 "대기"가 나온다. 번역자는 오쓰키 겐타쿠와 우다가와 겐신이다. 그들은 "공기"라는 번역어를 부적절하다고 여겨 "대기"라는 번역어를 만들었다. "대기"라는 말은 그 후 많은 난학자들에게 지지를 받아 에도 막부 말기 과학 서적에서 가장 일반적으로 사용되는 말이 되었다. 일본에 처음으로 라부아지에의 화학을 소개한 우다가와 요안은 『사밀개종』(1837)에서 공기를 일관되게 "대기"로 번역하고 있다. 요안은 대기 외에 "가스(瓦斯)"라는 말도 구분하고 있으며, 그의 "대기" 개념은 근대 과학의 "공기" 개념과 완전히 같다.
3. 성분
지구 대기는 질소, 산소 외에도 여러 미량 성분으로 구성되어 있으며, 1cm3당 3×1019개의 분자가 포함되어 있다.[12]
공기의 성분은 크게 주요 성분과 미량 성분으로 나눌 수 있으며, 실제 공기 중에는 수증기가 포함되어 있다.
표준 대기(1975)에서 해수면 부근(1기압)의, 에어로졸 등의 미립자를 제외한 청정한 건조 공기의 구성은 '주요 성분'과 '미량 성분' 하위 섹션에서 설명하며, 수증기에 대한 내용은 '수증기' 하위 섹션에서 다룬다.[13]
3. 1. 주요 성분
지구 대기의 성분 중 가장 큰 변동성을 보이는 것은 수증기이다. 수증기를 제외한 건조 공기의 성분은 장소, 계절, 시간에 따라 거의 변화하지 않는다. 다만, (*) 표시가 붙은 성분은 생물 활동, 산업 활동, 광화학적 합성 및 분해에 의해 다소 변동될 수 있다.
| 성분 | 화학식 | 체적비(%) | ppm | |
|---|---|---|---|---|
| 질소 | N2 | 78.084 | 780,840 | |
| 산소 | O2 | 20.9476 | 209,476 | |
| 아르곤 | Ar | 0.934 | 9,340 | |
| 이산화탄소 | CO2 | 0.041 | 410 | +2018년 값[14][15][16] |
| 네온 | Ne | 0.001818 | 18.18 | |
| 헬륨 | He | 0.000524 | 5.24 | |
| 메탄 | CH4 | 0.000181 | 1.81 | +2011년 값[14][17] |
| 크립톤 | Kr | 0.000114 | 1.14 | |
| 수소 | H2 | 0.00005 | 0.5 | |
| 일산화이질소 | N2O | 0.000032 | 0.32 | +2011년 값[14][18] |
| 제논 | Xe | 0.0000087 | 0.087 | |
| 오존 | O3 | 0.000007> | 0.07> | *[19] |
| 이산화질소 | NO2 | 0.000002> | 0.02> | *[13] |
| 요오드 | I2 | 0.000001> | 0.01> | *[13] |
| 일산화탄소 | CO | - | - | *[13] |
| 이산화황 | SO2 | 0.0001> | 1> | *[13] |
| 암모니아 | NH3 | - | - | * |
실제 공기 중 수증기는 최대 4%에서 최소 0%에 가깝게 변동하며, 지구 지표면 평균은 약 0.4%이다. (*) 표시 성분은 호흡, 광합성 등 생물 활동, 자동차나 공장 배기가스 등 산업 활동, 광화학 반응에 의해 변동한다. (+) 표시 성분은 인위적 배출로 농도가 변하는 성분으로, 산업혁명 이후 변화가 두드러진다.
3. 2. 미량 성분
지구 대기는 질소, 산소 외에도 여러 미량 성분으로 구성되어 있다. 1cm3당 3×1019개의 분자가 포함되어 있다.[12] 표준 대기(1975)에서 해수면 부근(1기압)의, 에어로졸 등의 미립자를 제외한 청정한 건조 공기의 구성을 기준으로 한다.[13](*) 표시 성분은 호흡이나 광합성 등의 생물 활동, 자동차나 공장의 배기가스 등의 산업 활동, 공기 중에서 일어나는 광화학 반응에 따른 합성·분해에 의해 장소에 따라 크게 변동한다.
실제 공기 중에서 가장 변동이 심한 것은 수증기이며, 최대 4% 정도, 낮을 때는 0%에 가까이 감소한다. 지구 지표면 평균은 약 0.4%이다. (아래 표에는 포함하지 않음)
(+) 표시 성분은 인위적으로 배출되는 성분이며, 농도가 최근 현저하게 변화하고 있는 성분이다. 주로 산업혁명 이후 완전히 인위적으로 배출되어 대기 중에 남아 있는 성분과 원래 자연계에서 배출되었지만 산업혁명 이후 인위적으로 대량 배출되어 농도가 높아진 성분이 있다.
수치 오른쪽의 (>)는 그 값이 일반적인 공기 중의 최대값임을 나타낸다. “1ppm>”이라면 최대 1ppm이며, 일반적으로 그 이하임을 의미한다.
| 성분 | 화학식 | 체적비 비율(vol%) | ppm | ppb | ppt | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 클로로메탄 | CH3Cl | 약 0.000000055 | - | 0.55 | 약 550 | 2008년 값[20] |
| 디클로로디플루오로메탄(CFC-12) | CCl2F2 | - | - | - | 약 540 | 2008년 값[20] |
| 트리클로로플루오로메탄(CFC-11) | CCl3F | - | - | - | 약 245 | 2008년 값[20] |
| 클로로디플루오로메탄(HCFC-22) | CHClF2 | - | - | - | 약 200 | 2008년 값[20] |
| 일산화탄소 | CO | - | - | - | 약 91 | 2008년 값[21] |
| 사염화탄소 | CCl4 | - | - | - | 약 90 | 2008년 값[20] |
| 트리클로로트리플루오로에탄(CFC-113) | C2Cl3F3 | - | - | - | 약 75 | 2008년 값[20] |
| 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a) | C2H2F4 | - | - | - | 약 50 | 2008년 값[20] |
| 1-클로로-1,1-디플루오로에탄(HCFC-142b) | CClF2CH3 | - | - | - | 약 20 | 2008년 값[20] |
| 1,1-디클로로-1-플루오로에탄(HCFC-141b) | CCl2FCH3 | - | - | - | 약 20 | 2008년 값[20] |
| 1,1,1-트리클로로에탄 | CH3CCl3 | - | - | - | 약 10 | 2008년 값[20] |
| 1,1-디플루오로에탄(HFC-152a) | C2H4F2 | - | - | - | 약 4-9 | 2008년 값[20] |
| 육불화황 | SF6 | - | - | - | 약 6.5 | 2008년 값[20] |
| 브로모클로로디플루오로메탄(할론1211) | CClBrF2 | - | - | - | 약 4 | 2008년 값[20] |
| 브로모트리플루오로메탄(할론1301) | CBrF3 | - | - | - | 약 3 | 2008년 값[20] |
| 암모니아 | NH3 | - | - | - |
3. 3. 수증기
수증기는 지구 대기의 성분 중 가장 변동이 심한 성분이다. 수증기를 제외한 건조 공기의 성분은 장소, 계절, 시각에 따라 거의 변화하지 않는다. 다만, 생물, 산업 활동, 광화학에 의한 합성, 분해에 의해 다소 변동되는 성분도 있다.
4. 화학적 특성
공기는 여러 가지 화학적 특성을 가지고 있다.
상온, 상압의 공기는 거의 이상기체처럼 행동한다. 섭씨 0도, 1기압에서 건조한 공기의 음속은 331.45 m/s[7]이며, 섭씨 15도에서는 약 340 m/s이다.
1기압에서 건조한 공기의 열전도율은 섭씨 0도에서 25도 사이에서 약 0.024 W·m-1·K-1로 거의 변하지 않는다.[8][9][10]
또한, 1기압의 건조 공기의 전기전도율(도전율)은 에어로졸의 양에 따라 크게 달라진다.[11]
4. 1. 밀도
| 밀도(0℃ 1atm) | 1.293 kg/m3 |
|---|---|
| 평균분자량 | 28.966|g/mol영어 |
| 팽창률(100℃ 1atm) | 0.003671 /K |
t[℃]에 있어서의 공기의 밀도ρ[kg/m3]는 대기압을 P[atm]로 하면
:로 나타낼 수 있다.
건조한 공기 1L의 무게는 섭씨 0도, 1기압(1 atm)일 때 1.293g이다.[2]
상온, 상압의 공기는 거의 이상기체로 행동하며, ''t'' [℃]에서의 공기의 밀도 ρ [kg/m3]는, 대기압을 ''P'' [atm], 수증기압을 ''e'' [atm]이라고 하면,
:
로 나타낼 수 있다.[6]
- 참고: 위의 두번째 테이블은 첫번째 테이블과 중복되므로 제거함.*
4. 2. 평균 분자량
건조 공기 1L의 무게는 섭씨 0도, 1기압(1 atm)일 때 1.293g이다.[2] 평균 분자량은 28.966 g/mol이다.4. 3. 열팽창률
Thermal expansion coefficient영어 (100 ℃ 1 atm)은 0.003671 /K이다.[5]상온, 상압의 공기는 거의 이상기체로 행동하며, ''t'' [℃]에서의 공기의 밀도 ρ [kg/m3]는, 대기압을 ''P'' [atm], 수증기압을 ''e'' [atm]이라고 하면, 다음과 같이 나타낼 수 있다.[6]
:
4. 4. 기타 특성
空気|쿠우키일본어는 그 자리에 있는 사람들의 기분이나 그 자리의 분위기라는 의미도 있다.[4]건조한 공기 1L의 무게는 섭씨 0도, 1atm일 때 1.293g이다.[2] 1L에 1g이라고 하면 작아 보이지만, 수직으로 수십km나 쌓이면서 지표 부근의 공기에는 큰 무게(압력)가 가해진다. 1기압은 1.033 kgf/cm2이므로, 지표에서는 1cm2당 약 1kg의 물체가 놓여 있는 것과 같은 힘이 압력으로 작용한다. 1평방미터당으로는 10톤, 즉 토사를 실은 덤프트럭이 올라탄 것과 같은 큰 힘이 된다. 이것은 달과 달리 지구에는 두꺼운 대기층이 있기 때문이며, 지표 부근에서는 이 압력 때문에 공기는 밀집된 상태가 되어 있으며, 진공 상태와는 다른 여러 가지 영향이 있다.
풍속, 즉 공기의 이동 속도가 커짐에 따라 충돌하는 공기의 총량이 증가하고 큰 풍압이 발생하게 된다. 범선, 요트, 윈드서핑 등은 이것을 이용하여 큰 추력을 얻는 것이며, 태풍 등에서는 막대한 파괴력이 된다.
또한, 공기는 유체이며, 공기 중을 지나는 물체에는 양력과 항력(공기 저항)이 발생한다. 새와 비행기의 날개는 큰 양력을 얻음으로써 공중을 비상한다.
상온, 상압의 공기는 거의 이상기체로 행동한다.
섭씨 0도, 1기압의 건조 공기에서의 음속은 331.45 m/s[7]이며, 섭씨 15도에서는 약 340 m/s이다.
1기압에서 건조 공기의 열전도율은 섭씨 0도 - 25도 사이에서 약 0.024 W・m-1・K-1로 거의 변하지 않는다.[8][9][10]
1기압의 건조 공기의 전기전도율(도전율)은 에어로졸의 양에 따라 크게 달라진다.
5. 이용
공기는 산업, 과학 등 여러 분야에서 활용된다. 압축 공기는 공압 기계의 동력원으로 사용되거나 액화하여 액체 공기로 만들기도 한다. 스쿠버 다이빙 탱크에는 압축 공기가 충전되며, 깊은 잠수 시에는 질소마취를 막기 위해 헬륨을 혼합하기도 한다. 공기를 냉각, 압축, 분리하여 질소, 산소, 이산화탄소 외에 아르곤, 크립톤, 제논, 네온 등도 얻는다.[22]
5. 1. 산업적 이용
압축 공기는 산업 현장에서 다양한 용도로 사용된다. 압축 공기를 동력으로 사용하는 기계를 공압 기계라고 하며, 압축기를 이용하거나 사람이 직접 압축하는 방식으로 작동한다. 순수한 공기는 압축가스통에 충전하거나 저온에서 액화시켜 액체 공기로 만들기도 한다. 액체 공기는 상압에서 약 -190℃에서 액화되며, 액체 산소의 영향으로 옅은 푸른빛을 띤다.[22] 압축가스통에 충전하는 공기는 보통 수증기와 미립자를 제거한 건조 공기이다.스쿠버 다이빙 탱크에는 압축 공기가 사용되지만, 50m 이상 잠수할 때는 질소마취를 예방하기 위해 질소 대신 헬륨을 채운 공기를 사용한다.
질소, 산소, 이산화탄소 외에도 아르곤, 크립톤, 제논, 네온 등 대기 중의 여러 성분은 공기를 냉각, 압축, 화학 흡착, 막 분리 등의 방법으로 산업적으로 생산된다.
5. 2. 의료적 이용
죄송합니다. 주어진 원본 소스에는 '의료적 이용'에 대한 내용이 없어 해당 섹션을 작성할 수 없습니다. 이전 답변과 동일하게 빈 문자열을 반환합니다.5. 3. 과학적 이용
산업용으로 압축 공기는 다양한 곳에서 사용된다. 압축 공기를 동력으로 사용하는 기계를 공압 기계라고 하는데, 압축기를 사용하거나 사용자가 수동으로 하는 등 여러 방식이 있다. 또한 순수한 공기를 활용하여 압축가스통 등에 충전한 압축 공기, 저온에서 액화시킨 액체 공기도 생산된다. 상압에서는 약 -190℃에서 액화되며, 액체 산소의 영향으로 액체 공기는 옅은 푸른빛을 띤다.[22] 압축가스통에 충전하는 공기는 일반적으로 수증기와 미립자 성분을 제거한 건조 공기이다.스쿠버 다이빙에서 사용하는 탱크에는 압축 공기가 충전되어 있지만, 50m 정도까지 잠수하는 경우에는 질소마취를 피하기 위해 질소 성분을 헬륨으로 치환한 공기를 사용한다.
또한 질소, 산소, 이산화탄소 외에 아르곤, 크립톤, 제논, 네온 등 대기 중에 포함된 성분은 공기를 이용하여 냉각·압축, 화학 흡착, 막 분리 등의 방법으로 산업용으로 생산된다.
6. 대기오염과 환경 문제 (한국의 관점)
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慶應義塾大学理工学部応用化学科
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일반
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