습도

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1. 개요
2. 습도의 정의 및 종류
3. 습도의 측정
4. 습도의 변화
5. 습도의 영향
참조

1. 개요

습도는 대기 중 수증기의 양을 나타내는 지표로, 절대습도, 상대습도, 비습, 실효습도 등 다양한 종류가 있다. 절대습도는 공기 중 수증기의 질량을 나타내며, 상대습도는 특정 온도에서 공기 중 수증기 압력과 포화 수증기압의 비율을 의미한다. 습도는 기온, 강수량, 바람 등 다양한 기상 요소의 영향을 받으며, 기상 예보 및 건강, 산업, 환경 등 다양한 분야에 영향을 미친다. 한국은 계절별 습도 차이가 뚜렷하며, 여름철에는 습도가 높고 겨울철에는 낮아진다. 습도 조절은 건물 내구성과 쾌적한 환경 조성에 중요하며, 가습기, 제습기 등을 통해 조절할 수 있다.

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습도
개요
정의	공기 중에 포함된 수증기의 양
관련 용어	습기
측정 및 지표
종류	절대 습도 상대 습도
측정 도구	습도계
활용 지표	열지수
습도에 영향을 미치는 요소
온도	온도가 높을수록 습도가 높아질 수 있음 (°C~°C 범위에서 더 많은 수증기 함유 가능)
증발	증발은 습도를 증가시키는 주요 원인
기압	기압이 낮을수록 습도가 높아질 수 있음
습도의 중요성
기상학	날씨 패턴과 기후 변화 예측에 중요
인간의 건강	쾌적함과 건강에 영향 (예: 높은 습도는 불쾌감 유발)
산업	다양한 산업 공정 및 제품 품질에 영향
농업	작물 생산량 및 품질에 영향
관련 개념
이슬점	이슬점은 습도와 밀접한 관련이 있음
습수	습수는 습한 환경에서 발생
기타
참고 자료	Global climate-related predictors at kilometre resolution for the past and future What is water vapor? A Treatise on Producer-Gas and Gas-Producers

2. 습도의 정의 및 종류

습도는 대기 중 수증기의 양 또는 비율을 나타내는 지표이다. 습도는 크게 절대습도와 상대습도로 나눌 수 있다.

절대습도는 주어진 부피 또는 질량의 공기 중에 존재하는 수증기의 총량을 나타내며, 온도는 고려하지 않는다. 반면 상대습도는 특정 온도에서 공기가 최대로 포함할 수 있는 수증기량(포화 수증기량)에 대한 현재 공기 중 수증기량의 비율을 백분율(%)로 나타낸 것이다.^[58] 상대습도가 100%라는 것은 공기가 수증기로 완전히 포화되었다는 의미이며, 이때 응결 현상이 발생하여 이슬이 맺히거나 안개가 낄 수 있다.^[58]

상대습도는 온도에 따라 크게 달라진다. 같은 양의 수증기를 포함하더라도 온도가 높아지면 포화 수증기량이 증가하여 상대습도는 낮아지고, 온도가 낮아지면 포화 수증기량이 감소하여 상대습도는 높아진다.

이 외에도 비습, 실효습도 등 다양한 습도 관련 개념이 존재한다. 비습은 습윤 공기 1kg에 포함된 수증기의 질량(kg)을 나타내는 값이다. 실효습도는 며칠 동안 측정한 습도를 고려한 값으로, 목재의 건조 정도를 나타내며, 화재 발생 가능성을 예측하는 데 활용된다.^[60]

습도 측정 장치는 습도계, 습도 조절 장치는 가습기 또는 습도 조절기이다.

2. 1. 절대습도

절대습도는 주어진 부피 또는 질량의 공기 중에 존재하는 수증기(물의 기체 형태)의 총 질량을 의미하며, 온도는 고려하지 않는다. 대기 중의 절대 습도는 거의 0에서 공기가 30°C에서 포화될 때 입방 미터당 대략 30g까지 다양하다.^[6]^[7]

절대 습도는 수증기

(m_{\text{H}_2\text{O}})

의 질량을 공기와 수증기 혼합물의 부피

(V_\text{net})

로 나눈 값으로, 다음과 같이 표현할 수 있다.

:

AH = \frac{m_{\text{H}_2\text{O}}}{V_\text{net}}.

부피가 설정되지 않으면 절대 습도는 공기 온도나 압력의 변화에 따라 달라진다. 이 때문에 온도 변화가 클 수 있는 건조와 같은 화학 공학 계산에는 적합하지 않다. 화학 공학에서 절대 습도는 건조 공기의 단위 질량당 수증기의 질량을 의미할 수 있으며, 이는 "습도비" 또는 "질량 혼합비"라고도 한다. 이는 열 및 질량 균형 계산에 더 적합하다.

혼동의 가능성 때문에 영국 표준 BS 1339^[8]는 "절대 습도"라는 용어 사용을 피할 것을 제안한다. 단위는 항상 주의해서 확인해야 한다. 많은 습도 차트가 g/kg 또는 kg/kg으로 제공되지만, 모든 질량 단위를 사용할 수 있다.

기체-증기 혼합물의 물리적 및 열역학적 특성을 연구하는 분야를 심리측정학이라고 한다.

절대습도에는 중량 절대습도와 용적 절대습도가 있다.

2. 1. 1. 중량 절대습도

절대습도에는 중량 절대습도와 용적 절대습도가 있다. 수증기를 포함한 공기를 '''습한 공기'''라고 하며, 습기로부터 수증기를 제외한 공기를 '''마른 공기'''(dry air)라고 한다. 마른 공기의 중량

m_{DA}

[kg]에 대해 습한 공기 중에 포함되는 수증기의 중량이

m_w

[kg]일 때, 그 비

SH

를 '''중량 절대 습도'''라고 하며, 단위는 ['''kg/kg(DA)''']로 나타낸다.(DA은 dry air의 준말)^[52]

:

SH = {m_w \over m_{DA}}

　[kg/kg(DA)]

공기조화에서는 습공기선도등에서 보통 이용된다.

1기압에서의 무게 절대 습도 그래프. 가로축은 기온, 세로축은 건조 공기 1kg당 수분량(g/kg(DA)). 상대 습도 100%일 때와 50%일 때를 나타낸다.

'''무게 절대 습도''' 또는 '''혼합비'''(mixing ratio, humidity ratio|혼합비, 습도비^영어)는 '''건조 공기'''(dry air|건조 공기^영어)의 질량에 대한 수증기의 질량의 비이다. 단위로는 kg/kg(DA)가 사용된다(DA는 dry air|건조 공기^영어를 의미한다).^[52] 수증기를 포함하는 혼합 공기를 '''습윤 공기'''(축축한 공기)라고 한다. 습윤 공기에서 수증기를 제거한 공기의 성분이 건조 공기이다. 공기조화공학에서는 습공기선도 등에서 일반적으로 사용된다.

수증기량을

\rho_w

, 건조 공기의 밀도를

\rho_{DA}

라고 하면, 무게 절대 습도

x

는

:

x =\frac{\rho_\text{w}}{\rho_\text{DA}}

로 나타낸다.^[52]

수증기와 건조 공기를 각각 이상 기체로 간주하여 근사하면, 수증기 분압을

e

, 공기 압력을

P

라고 하면

:

x \approx \frac{0.622\, e}{P-e}

로 근사된다.^[51]^[53]

2. 1. 2. 용적 절대습도

'''용적 절대습도'''(volumetric humidity|볼류메트릭 휴미디티^영어)는 대기 부피당 수증기 질량이다. 단위는 그램 매 입방 미터(g/m³)를 사용한다.

부피

V_a

인 공기 중에 포함된 수증기의 질량을

m_w

라고 하면, 용적 절대 습도

\rho_w

는 다음과 같이 나타낸다.

:

\rho_\text{w} =\frac{m_\text{w}}{V_\text{a}}

수증기를 이상 기체로 간주하여 근사하면, 기온을

\theta

, 수증기 분압을

e

로 하여 다음과 같이 근사할 수 있다.^[51]

:

\rho_\text{w} \approx \frac{e/\text{hPa}}{\theta/^\circ\text{C} +273.15}\times 216.7\ \text{g}/\text{m}^3

이는 포화 수증기량에 상대 습도를 곱한 값과 같다.

2. 2. 상대습도

상대습도는 특정 온도에서 공기가 최대로 포함할 수 있는 수증기량(포화 수증기량)에 대한 현재 공기 중 수증기량의 비율로, 단위는 %(백분율)이다. 상대습도 100%는 공기가 수증기로 포화된 상태를 의미하며, 이때 응결 현상이 발생하여 이슬이 맺히거나 안개가 낄 수 있다.^[58]

상대습도(

RH

)는 다음과 같이 표현한다.

RH = {p_{(H_2O)} \over p^*_{(H_2O)}} \times 100\%

^[58]

$p_{(H_2O)}$ : 현재 공기 중 수증기 분압
$p^*_{(H_2O)}$ : 포화 수증기압

상대습도는 온도에 따라 크게 달라진다. 같은 양의 수증기를 포함해도 온도가 높아지면 포화 수증기량이 증가해 상대습도는 낮아지고, 온도가 낮아지면 포화 수증기량이 감소해 상대습도는 높아진다.

예를 들어, 열대 지방의 덥고 습한 날에는 공기 부피의 4%까지 수증기를 포함할 수 있지만, 추운 지역에서는 공기 부피의 0.3%만으로도 포화 상태가 된다.^[59] 겨울철 난방 시설에서는 습도가 낮아져 피부 건조, 눈 가려움, 정전기 발생을 유발할 수 있다. 반대로, 습한 기후의 여름철에는 에어컨으로 냉각된 공기에서 많은 양의 액체 물이 응축될 수 있다.

상대 습도는 기상 예보에서 강수, 이슬, 안개 발생 가능성을 나타내는 중요한 지표이다. 또한, 더운 여름에는 상대 습도가 증가하면 피부에서 발한의 증발을 방해해 체감 온도를 높인다. 이러한 효과는 불쾌지수 또는 습도 지수로 계산된다.^[11]^[12]

습도 측정 장치는 습도계, 습도 조절 장치는 가습기 또는 습도 조절기이다.

2. 2. 1. 임계 상대습도

요소나 구연산과 같은 수용성 물질은 낮은 습도에서는 전혀 흡습이 일어나지 않으며, 특정 상대 습도 이상에서 급격하게 흡습량이 증가하는 경우가 있다. 이러한 변화가 일어나는 상대 습도를 '''임계 상대 습도''' (critical relative humidity, '''CRH''')라고 부른다. 임계 상대 습도는 포화 수용액의 증기압이 공기 중의 증기압과 같은 지점이다. 따라서 임계 상대 습도 이상의 상대 습도에서는 고체가 완전히 용해되고, 더욱 희석되어 그 용액의 증기압이 공기 중의 증기압과 같아질 때까지 흡습이 진행된다. 일반적으로 임계 상대 습도가 높은 물질은 흡습하기 어렵고, 낮은 물질은 흡습하기 쉽다.

혼합물의 임계 상대 습도는 각 성분의 임계 상대 습도보다 낮으며, 혼합물 AB의 임계 상대 습도 CRH_AB는 각 성분 A, B 각각의 임계 상대 습도 CRH_A, CRH_B의 곱으로 근사할 수 있다.

:CRH_AB = CRH_A × CRH_B

이는 '''엘더의 가설''' (Elder's hypothesis)이라고 하며, 이 경우 A, B 두 성분의 포화 수용액의 증기압이 임계 상대 습도에 대응한다.

2. 3. 비습

비습(specific humidity^영어)은 '''습윤 공기''' 1kg에 포함된 수증기의 질량(kg)을 나타내는 값이다. 단위는 kg/kg (습한 공기 1kg 당 수증기 kg)을 사용한다.

수증기량을

\rho_w

, 건조 공기의 밀도를

\rho_{DA}

라고 하면, 비습

s

는

:

s =\frac{\rho_\text{w}}{\rho_\text{DA} +m_\text{w}}

^[52]

로 나타낸다.

수증기와 건조 공기를 각각 이상 기체로 간주하여 근사하면, 수증기압을

e

, 공기 압력을

P

라고 하면

:

s \approx \frac{0.622\, e}{P-0.378\, e}

^[52]^[53]

로 근사된다.

비습은 혼합비와 거의 같으며, 혼합비는 공기 덩어리 내의 수증기 질량과 동일한 덩어리의 ''건조'' 공기 질량의 비율로 정의된다.^[15]

2. 4. 실효습도

실효습도는 며칠 동안 측정한 습도를 고려한 값으로, 목재의 건조 정도를 나타낸다. 이는 화재 발생 가능성을 예측하는 데 중요한 지표로 활용된다.^[60] 실효습도가 50% 아래로 떨어지면 성냥개비 하나로도 목재 기둥에 불이 붙을 수 있다고 알려져 있다.

실효습도는 최근 며칠간의 상대습도 변화를 반영하여 계산한다. 한국에서 건조 특보를 발령할 때 최소 습도와 함께 실효습도를 기준으로 삼는다.^[60]

실효습도를 구하는 공식은 다음과 같다.

$H_e=(1-r)(H_0+rH_1+r^2H_2+r^3H_3+r^4H_4)$

여기서,

$H_e$ : 실효습도
$r$ : 0.7 (상수)
$H_0$ : 당일의 상대습도
$H_1$ : 1일 전의 상대습도
$H_2$ : 2일 전의 상대습도
$H_3$ : 3일 전의 상대습도
$H_4$ : 4일 전의 상대습도

를 의미한다.

실효습도는 산불 위험 예보에도 활용된다. 예를 들어, 여름은 건조하고 겨울은 습한 지중해성 기후 지역에서는 여름철에 습도가 낮아져 산불이 자주 발생하는데, 이때 건조에 의한 화재 위험 지표로 실효습도가 사용된다.

3. 습도의 측정

습도는 습도계를 사용하여 측정한다. 전통적인 습도계로는 건습계를 사용하는 건습구 습도계, 모발 습도계 등이 있다.

공기와 수증기 혼합물의 습도는 습도 선도를 사용하여 결정되는데, 혼합물의 건구 온도(T)와 습구 온도(T_w)를 알면 쉽게 추정할 수 있다.

현대에는 전기 저항식, 전기 용량 측정을 기반으로 한 습도계,^[18] 냉각 거울 습도계 등 다양한 방식의 전자식 습도계가 사용된다.^[17] 이러한 센서들은 저렴하고, 간단하며, 일반적으로 정확하고 비교적 견고하다.

기상 관측에서는 자동기상관측장비(AWS)를 통해 습도를 측정하고, 위성을 이용하여 광범위한 지역의 습도를 관측하기도 한다. 위성은 4km에서 12km 사이의 고도에서 대류권 내 물의 농도를 감지할 수 있으며, 적외선에 민감한 센서를 가지고 있다.

4. 습도의 변화

상대습도는 특정 온도의 대기 중에 포함된 수증기 압력을 그 온도의 포화 수증기 압력으로 나눈 값이다. 쉽게 말해, 특정 온도에서 공기가 포함할 수 있는 최대 수증기량 대비 현재 포함된 수증기량의 비율을 나타낸다.^[58]

상대습도는 공기 온도에 따라 달라진다. 차가운 공기는 더 적은 수증기를 포함할 수 있고, 낮은 온도에서 물은 공기에서 응결되는 경향이 있다. 따라서 절대 습도가 일정하게 유지되더라도 공기 온도를 낮추면 상대 습도가 증가하고, 응결 현상이 발생할 수 있다(상대 습도가 100% 이상으로 상승하면 이슬점). 반대로 공기를 따뜻하게 하면 상대 습도가 감소한다.^[59]

: $RH = {p_{(H_2O)} \over p^*_{(H_2O)}} \times 100\%$ ^[58]

: $\varphi = 100\% \cdot p/p_s$ ^[9]^[10]^[40]

상대 습도는 기상 예보 및 보고서에서 중요한 지표로 사용되며, 강수, 이슬, 안개 등의 발생 가능성을 나타낸다. 더운 여름철에는 상대 습도가 증가하면 피부에서 발한의 증발을 방해하여 인간의 체감 온도를 높인다. 예를 들어, 열 지수에 따르면, 약 26.7°C의 기온에서 75%의 상대 습도는 약 28.7°C로 느껴진다.^[11]^[12]

지구 대기의 절대 습도(해수면) g/m³ (oz/cu. yd)^[13]^[14]
온도	상대 습도
온도	0%	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
50°C	0g/m3	8.3g/m3	16.6g/m3	24.9g/m3	33.2g/m3	41.5g/m3	49.8g/m3	58.1g/m3	66.4g/m3	74.7g/m3
45°C	0g/m3	6.5g/m3	13.1g/m3	19.6g/m3	26.2g/m3	32.7g/m3	39.3g/m3	45.8g/m3	52.4g/m3	58.9g/m3	65.4g/m3
40°C	0g/m3	5.1g/m3	10.2g/m3	15.3g/m3	20.5g/m3	25.6g/m3	30.7g/m3	35.8g/m3	40.9g/m3		51.1g/m3
35°C	0g/m3		7.9g/m3	11.9g/m3	15.8g/m3	19.8g/m3	23.8g/m3	27.7g/m3	31.7g/m3	35.6g/m3	39.6g/m3
30°C	0g/m3		6.1g/m3	9.1g/m3	12.1g/m3	15.2g/m3	18.2g/m3	21.3g/m3	24.3g/m3	27.3g/m3	30.4g/m3
25°C	0g/m3	2.3g/m3	4.6g/m3	6.9g/m3	9.2g/m3	11.5g/m3	13.8g/m3	16.1g/m3	18.4g/m3	20.7g/m3
20°C	0g/m3	1.7g/m3	3.5g/m3	5.2g/m3	6.9g/m3	8.7g/m3	10.4g/m3	12.1g/m3	13.8g/m3	15.6g/m3	17.3g/m3
15°C	0g/m3	1.3g/m3	2.6g/m3	3.9g/m3	5.1g/m3	6.4g/m3	7.7g/m3		10.3g/m3	11.5g/m3	12.8g/m3
10°C	0g/m3	0.9g/m3	1.9g/m3	2.8g/m3	3.8g/m3	4.7g/m3	5.6g/m3	6.6g/m3	7.5g/m3	8.5g/m3	9.4g/m3
5°C	0g/m3	0.7g/m3	1.4g/m3		2.7g/m3	3.4g/m3	4.1g/m3	4.8g/m3	5.4g/m3	6.1g/m3	6.8g/m3
0°C	0g/m3	0.5g/m3		1.5g/m3	1.9g/m3	2.4g/m3	2.9g/m3	3.4g/m3	3.9g/m3	4.4g/m3	4.8g/m3
-5°C	0g/m3	0.3g/m3	0.7g/m3		1.4g/m3	1.7g/m3	2.1g/m3	2.4g/m3	2.7g/m3	3.1g/m3	3.4g/m3
-10°C	0g/m3	0.2g/m3	0.5g/m3	0.7g/m3	0.9g/m3	1.2g/m3	1.4g/m3	1.6g/m3	1.9g/m3	2.1g/m3	2.3g/m3
-15°C	0g/m3	0.2g/m3	0.3g/m3	0.5g/m3	0.6g/m3	0.8g/m3		1.1g/m3	1.3g/m3	1.5g/m3	1.6g/m3
-20°C	0g/m3	0.1g/m3	0.2g/m3	0.3g/m3	0.4g/m3	0.4g/m3	0.5g/m3	0.6g/m3	0.7g/m3	0.8g/m3	0.9g/m3
-25°C	0g/m3	0.1g/m3	0.1g/m3	0.2g/m3	0.2g/m3	0.3g/m3	0.3g/m3	0.4g/m3	0.4g/m3	0.5g/m3	0.6g/m3

습한 공기는 건조한 공기보다 밀도가 낮다. 물 분자가 질소나 산소 분자보다 가볍기 때문이다. 따라서 습한 공기는 자연적인 대류에 의해 상승하는 경향이 있으며, 이는 뇌우 및 기타 기상 현상의 원인이 된다.

상대 습도의 변화는 시스템 온도의 변화, 시스템 부피의 변화 또는 이 두 가지 시스템 특성의 변화로 설명할 수 있다.

온도 변화: 시스템이 등압 가열되면(시스템 압력 변화 없이 가열), 물의 평형 증기압이 온도 증가에 따라 증가하므로 시스템의 상대 습도는 감소한다.
부피 변화: 시스템이 등온 압축되면(시스템 온도 변화 없이 압축), 시스템의 상대 습도는 시스템 내 물의 부분 압력이 부피 감소에 따라 증가하기 때문에 증가한다.
압력 변화: 부피를 변경하지 않고 더 많은 건조 공기를 추가하여 압력을 변경하는 경우, 상대 습도는 변하지 않는다.

실용적인 경험 법칙은 온도가 약 11.1°C 증가할 때마다 최대 절대 습도가 두 배로 증가한다는 것이다. 따라서 절대 수분 보존을 가정하면 온도가 약 11.1°C 증가할 때마다 상대 습도가 2배 감소한다.

지구상의 각 지역의 습도는 각 지역의 강수량과 기온에 큰 영향을 받는다. 강수량이 많은 지역은 습도가 높고, 기온이 낮아지면 포화 수증기량이 감소하여 절대 습도는 낮아진다. 또한, 습도는 계절에 따라 크게 변화하여, 우기에는 높아지고, 건기에는 낮아진다.

일본에서는 일반적으로 여름에 습도가 높고 겨울에 습도가 낮아, 겨울철에 화재가 많이 발생한다. 이는 여름은 습하고 겨울은 건조한 온대 습윤 기후, 온대 하우 기후, 냉대 습윤 기후 지역 등에서 마찬가지이다. 반면, 여름은 건조하고 겨울은 습한 지중해성 기후 지역에서는 여름철에 산불이 자주 발생한다.

하루 중 습도 변화는 주로 기온에 의존하며, 낮에는 낮아지고 밤에는 기온이 내려감에 따라 습도는 올라간다. 기온이 낮아지는 밤에 이슬이 맺히거나, 이른 아침에 안개가 껴서 해가 뜨면 사라지는 것은 이 때문이다.

기상 관측상 하루 중 가장 낮았던 습도 값을 최소 습도로 기록하며, 1971년 1월 19일 가고시마현 야쿠시마^[54]^[55]와 2005년 4월 9일 기후현 다카야마시^[56]에서 최저값 0%가 기록되었다. 한편, 최대 습도는 100%에 가까운 값이 되는 경우가 많아 통계는 따로 내지 않는다.^[57]

도시화의 영향으로 장기적으로 습도가 저하되는 경향이 있다. 예를 들어, 도쿄(오테마치)에서는 20세기 동안 연평균 상대 습도가 20% 정도 감소했다.^[57]

5. 습도의 영향

습도는 대기 중 수증기의 양을 나타내는 지표로, 지구의 에너지 균형, 물 순환, 그리고 인간의 건강과 생활 환경, 산업 활동, 기후 변화 등 다양한 영역에 영향을 미친다.

습도는 인체의 체온 조절 기능에 영향을 미쳐 쾌적함과 건강에 영향을 준다. 너무 높거나 낮은 습도는 불쾌감을 유발하고, 호흡기 질환, 피부 질환 등을 악화시킬 수 있다.^[49] 적정 실내 습도는 40~60% 정도이며,^[44]^[46] 온도에 따라 쾌적함을 느끼는 습도 범위가 달라진다. 습도가 너무 낮으면 리노바이러스 감기 바이러스 침투에 취약해지며,^[41] 20% 미만의 낮은 상대 습도는 눈 자극을 유발할 수 있다.^[49] 반면, 습도가 너무 높으면 곰팡이 번식으로 인해 천식, 알레르기성 비염 등의 위험이 높아진다.^[32] 에어컨은 온도뿐만 아니라 습도도 낮춰 쾌적함을 높여주며,^[30] 가습기나 제습기를 사용하여 실내 습도를 조절할 수 있다.

제습제(실리카겔) 봉투, 전자 제품의 습도를 제어하기 위해 일반적으로 포함됨

건축에서는 실내 환경 조건을 유지하면서 외부 환경 조건에 저항하도록 설계된 단열재 및 방습 시스템이 필요하다.^[35] HVAC(난방, 환기 및 공기조화) 시스템을 사용하는 건물의 기후 제어에서 핵심은 상대 습도를 쾌적한 범위 내로 유지하는 것이다.

온도가 높고 상대 습도가 낮으면 물의 증발이 빠르다. 반대로 온도가 낮고 상대 습도가 높으면 물의 증발이 느리다. 상대 습도가 100%에 가까워지면 표면에 결로가 발생하여 곰팡이, 부식, 부패 등을 일으킬 수 있다.

전자 장치는 특정 습도 조건(예: 10% ~ 90%)에서만 작동하도록 정격되며, 최적 습도는 30% ~ 65%이다. 습도가 너무 낮으면 재료가 부서지기 쉽고, 너무 높으면 절연체(전기 절연체)의 전도성이 증가하여 오작동을 일으킬 수 있다. 특히 결로 현상은 전자 제품에 위험하며, 차가운 곳에서 따뜻하고 습한 곳으로 옮길 때 발생하여 장비 내부에서 단락(합선)을 유발할 수 있다. 이러한 단락은 결로 현상이 증발되기 전에 장비의 전원을 켜면 영구적 손상을 일으킬 수 있다. 반대로, 매우 낮은 습도는 정전기 축적을 유발하여 고체 소자(반도체 소자)의 유전체 파괴를 일으켜 영구적인 손상을 초래할 수 있다. 데이터 센터는 이러한 이유로 상대 습도 수준을 모니터링한다.

습도는 화학 공장 및 정유 공장의 용량에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 습도는 주변 산소 농도를 감소시키기 때문에, 연도 가스 팬은 동일한 연소율을 유지하기 위해 더 높은 속도로 공기를 흡입해야 한다.^[38]

생물의 성분 대부분은 물이므로, 습도는 신체 및 활동에 큰 영향을 미친다. 건조는 입술 갈라짐이나 건조한 피부 등을 유발한다.

일본에서는 여름에 습도가 높고 겨울에 습도가 낮아, 겨울철에 화재가 많이 발생한다.^[54]^[55]^[56] 이는 온대 습윤 기후나 온대 하우 기후, 냉대 습윤 기후 지역에서도 마찬가지이다. 반면, 여름이 건조하고 겨울이 습한 지중해성 기후 지역에서는 여름철에 산불이 자주 발생한다.

습도는 지구의 에너지 균형과 물 순환에 중요한 역할을 한다. 수증기는 온실 기체로서 지구 온난화에 영향을 미치며,^[21]^[22]^[23] 구름, 안개, 비, 눈 등 다양한 기상 현상의 발생에 영향을 미친다. 습도는 에너지 예산에 영향을 미치며, 증발을 통해 지구 표면을 냉각시키고, 온실 효과를 일으킨다.^[24]^[25]^[26]

5. 1. 건강 및 쾌적성

습도는 인체의 체온 조절 기능에 영향을 미쳐 쾌적함과 건강에 영향을 준다. 너무 높거나 낮은 습도는 불쾌감을 유발하고, 호흡기 질환, 피부 질환 등을 악화시킬 수 있다.^[49] 적정 실내 습도는 40~60% 정도이며,^[44]^[46] 온도에 따라 쾌적함을 느끼는 습도 범위가 달라진다. 15℃에서는 약 70%, 18~20℃에서는 약 60%, 21~23℃에서는 약 50%, 24℃ 이상에서는 약 35% 정도가 적당하다.

겨울철에는 추위에, 여름철에는 더위에 민감하게 반응하며, 같은 기온이라도 봄에는 가을보다 옷을 두껍게 입는 경향이 있다. 이러한 점들을 고려하여 겨울철 실내 적정 온도는 18~20℃, 여름철에는 26~28℃ 정도가 적절하다.^[61]

한국의 보건복지부와 질병관리본부는 겨울철 실내 적정 온도를 18~20℃로 권고하고 있는데,^[62] 이는 쾌적한 습도 유지에도 도움이 된다.

습도가 너무 낮으면 비강 통로의 조직이 건조해지고 갈라져 리노바이러스 감기 바이러스 침투에 취약해지며,^[41] 극도로 낮은 (20% 미만) 상대 습도는 눈 자극을 유발할 수도 있다.^[49] 반면, 습도가 너무 높으면 곰팡이 번식으로 인해 천식, 알레르기성 비염 등의 위험이 높아진다.^[32]

에어컨은 온도뿐만 아니라 습도도 낮춰 쾌적함을 높여준다.^[30] 가습기나 제습기를 사용하여 실내 습도를 조절할 수 있다.

5. 2. 산업 및 생활

일반적인 건축 방식은 열 경계가 불량한 건물 외피를 생성하므로, 실내 환경 조건을 유지하면서 외부 환경 조건에 저항하도록 설계된 단열재 및 방습 시스템이 필요하다.^[35] 20세기에 도입된 에너지 효율적인 밀폐형 건축물은 습기의 이동을 차단했고, 이로 인해 벽 내부와 주변에 결로가 생기는 문제가 발생하여 곰팡이 발생을 촉진했다. 또한, 기초가 제대로 밀봉되지 않은 건물은 조적 제품에서 발견되는 모세관 현상으로 인해 물이 벽을 통해 흐르도록 한다. 결로를 방지하는 에너지 효율적인 건물에 대한 해결책은 현재 건축의 주요 주제이다.

HVAC(난방, 환기 및 공기조화) 시스템을 사용하는 건물의 기후 제어에서 핵심은 상대 습도를 쾌적한 범위 내로 유지하는 것이다. 즉, 쾌적할 정도로 낮지만 매우 건조한 공기와 관련된 문제를 피할 수 있을 정도로 충분히 높게 유지하는 것이다.

온도가 높고 상대 습도가 낮으면 물의 증발이 빠르다. 토양은 건조하고, 줄이나 건조대에 걸어둔 젖은 옷은 빨리 마르며, 땀은 피부에서 쉽게 증발한다. 나무 가구는 수축하여 표면을 덮고 있는 페인트가 갈라지게 할 수 있다.

온도가 낮고 상대 습도가 높으면 물의 증발이 느리다. 상대 습도가 100%에 가까워지면 표면에 결로가 발생하여 곰팡이, 부식, 부패 및 기타 습기와 관련된 열화를 일으킬 수 있다. 결로는 곰팡이 및 목재 부패의 성장을 촉진할 수 있으며 비상 출구를 얼어붙게 할 수 있으므로 안전 위험을 초래할 수 있다.

공장, 연구소, 병원 및 기타 시설의 특정 생산 및 기술 공정 및 처리는 가습기, 제습기 및 관련 제어 시스템을 사용하여 특정 상대 습도 수준을 유지해야 한다.

전자 장치는 특정 습도 조건(예: 10% ~ 90%)에서만 작동하도록 정격된다. 전자 장치의 최적 습도는 30% ~ 65%이다. 범위의 상한선에서는 수분으로 인해 투과성 절연체(전기 절연체)의 전도성이 증가하여 오작동을 일으킬 수 있다. 습도가 너무 낮으면 재료가 부서지기 쉽다. 명시된 작동 습도 범위에 관계없이 전자 제품에 대한 특히 위험한 것은 결로 현상이다. 전자 제품을 차가운 곳(예: 차고, 자동차, 창고, 열대 지방의 에어컨이 설치된 공간)에서 따뜻하고 습한 곳(집, 열대 지방 밖)으로 옮기면 결로 현상으로 회로 기판 및 기타 절연체가 덮여 장비 내부에서 단락(합선)이 발생할 수 있다. 이러한 단락은 결로 현상이 증발되기 전에 장비의 전원을 켜면 상당한 영구적 손상을 일으킬 수 있다. 이와 유사한 결로 효과는 안경을 쓴 사람이 추운 곳에서 들어올 때 종종 관찰될 수 있다(즉, 안경이 흐려짐).^[37]

차가운 곳에서 가져온 후 전원을 켜기 전에 전자 장비를 몇 시간 동안 적응시키는 것이 좋다. 일부 전자 장치는 이러한 변화를 감지하고 전원을 연결했을 때 작은 물방울 기호와 함께 결로 현상의 위험이 지나갈 때까지 사용할 수 없음을 나타낼 수 있다. 시간이 중요한 상황에서는 PC 케이스에서 측면 패널을 제거하고 팬을 케이스 안으로 불어넣는 등 장치 내부를 통해 기류를 증가시키면 새로운 환경에 적응하는 데 필요한 시간을 크게 줄일 수 있다.

반대로, 매우 낮은 습도는 정전기 축적을 유발하여 방전이 발생할 때 컴퓨터가 갑자기 종료될 수 있다. 임의의 불규칙한 기능 외에도 정전기 방전은 고체 소자(반도체 소자)의 유전체 파괴를 일으켜 영구적인 손상을 초래할 수 있다. 데이터 센터는 이러한 이유로 종종 상대 습도 수준을 모니터링한다.

고습도는 특정 공정(예: 증기 개질, 습식 황산 공정)의 일부로 용광로를 사용하는 화학 공장 및 정유 공장의 용량에 종종 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 습도는 주변 산소 농도를 감소시키기 때문에(건조 공기는 일반적으로 20.9% 산소이지만, 상대 습도가 100%일 경우 공기는 20.4% 산소), 연도 가스 팬은 동일한 연소율을 유지하기 위해 그렇지 않을 경우 필요한 것보다 더 높은 속도로 공기를 흡입해야 한다.^[38]

오븐 내 높은 습도는 높은 습구 온도로 나타나며, 구워지는 품목 주변 공기의 열전도율을 높여 더 빠른 굽기 과정을 유발하거나 심지어 타는 결과를 초래할 수 있다. 반대로 낮은 습도는 굽기 과정을 늦춘다.^[39]

생물의 성분 대부분은 물이므로, 습도는 신체 및 활동에 큰 영향을 미친다. 사람의 경우, 건조는 입술 갈라짐이나 건조한 피부 등을 유발하는 원인이 된다.

또한, 체감 온도와 같은 감각적인 온도에도 습도의 크고 작음이 영향을 미친다. 일반적으로, 습도가 높을수록 따뜻하게 느껴지며, 그 영향도는 기온이 높을수록 커진다. 따라서, 불쾌 지수는 온도에 습도를 감안하여 계산된다. 공기 조화 설비에서는 습도도 제어 대상이며, 습도 관측을 실시하고, 가습기나 제습기 등을 이용하여 제어를 수행한다. 주택 등을 중심으로 가습기나 제습기를 단독으로 사용하는 경우가 있다. 높은 습도의 환경을 피하기 위해, 제습기나 건조제 등의 부분적인 제습 장치가 일상생활에서 사용되는 경우가 있으며, 공업용, 과학 실험·연구용 (데시케이터) 등, 넓은 용도로 사용되고 있다.

5. 3. 기후 및 환경

습도는 지구의 에너지 균형과 물 순환에 중요한 역할을 한다. 수증기는 온실 기체로서 지구 온난화에 영향을 미친다.^[21]^[22]^[23] 습도는 구름, 안개, 비, 눈 등 다양한 기상 현상의 발생에 영향을 미친다.

습도는 에너지 예산에 영향을 미치며, 두 가지 방식으로 온도에 영향을 준다. 첫째, 대기 중의 수증기는 "잠열" 에너지를 포함한다. 증산 작용이나 증발 과정에서 이 잠열은 표면의 액체에서 제거되어 지구 표면을 냉각시킨다. 둘째, 수증기는 모든 온실 기체 중에서 가장 풍부하며, 지구 표면에서 위로 방출되는 적외선 에너지를 흡수하여 온실 효과를 일으킨다.^[24]^[25]^[26]

지구에서 가장 습한 도시는 일반적으로 적도에 가깝고 해안 지역 근처에 위치한다. 방콕, 호치민 시, 쿠알라룸푸르, 홍콩, 마닐라, 자카르타, 나하, 싱가포르, 가오슝, 타이베이 등이 대표적이다.

일본에서는 일반적으로 여름에 습도가 높고 겨울에 습도가 낮아, 겨울철에 화재가 많이 발생한다.^[54]^[55]^[56] 이는 온대 습윤 기후나 온대 하우 기후, 냉대 습윤 기후 지역에서도 마찬가지이다. 반면, 여름이 건조하고 겨울이 습한 지중해성 기후 지역에서는 여름철에 산불이 자주 발생한다.

도시화로 인해 도심 지역의 습도가 낮아지는 경향이 나타나고 있다.^[57] 토양 등 흡습성이 있는 지표면이 감소하고, 인공열 발생이 증가하기 때문이다. 도쿄에서는 20세기 동안 연평균 상대 습도가 20% 정도 감소했다.^[57]

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