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공기 우물

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1. 개요

공기 우물은 대기 중의 수분을 모아 물을 얻는 기술로, 20세기 초부터 다양한 형태의 실험이 이루어졌다. 초기에는 고질량 구조물을 이용했으나, 20세기 후반에는 저질량, 열 복사 방식을 활용한 수집기가 더 성공적인 것으로 나타났다. 공기 우물은 고질량식, 복사냉각식, 능동식으로 분류되며, 현재는 복사냉각식과 능동식이 주로 사용된다. 국제이슬활용협회(OPUR)는 이슬 응축 기술을 연구하여 인도 쿠치 지역 등 물 부족 지역에 응용하고 있으며, 능동식 공기 우물은 냉장 기술을 활용하여 물을 생산한다.

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공기 우물
개요
물이 모이는 돌 공기 우물
물이 모이는 돌 공기 우물
정의공기 중 수증기를 응축시켜 물을 모으는 건물 또는 장치
다른 이름공중 우물, 응축기
관련 용어이슬 연못
대기 수분 포획
지붕 웅덩이
역사
초기 사례기원전 6세기 마이티 성, 기원후 11세기 ~ 12세기 시리아
현대적 부활20세기 초 레옹 샤바
재료돌, 콘크리트, 금속
면적약 550 제곱미터 (레옹 샤바의 공기 우물)
작동 원리
핵심 원리응축
응축 방법밤에 냉각된 응축 표면에 아침에 따뜻하고 습한 공기를 통과
큰 표면적을 제공하여 응축 효율 증가
추가 요소방수 처리된 지붕
물탱크
설계 및 건설 고려 사항
위치바람이 잘 통하는 곳
안개가 자주 끼는 곳
재료 선택열용량이 큰 재료 (돌, 콘크리트)
표면이 거친 재료
효율성
생산량날씨 조건에 따라 크게 달라짐
요인습도
온도
설계
추정 생산량하루에 수 리터에서 수십 리터
용도
식수 공급물 부족 지역에서 식수 확보
농업관개 용수 공급
잠재적 용도건물 냉각
에어컨 시스템의 수분 공급
장점 및 단점
장점지속 가능한 물 공급
에너지 소비 적음
유지 보수 비용 저렴
단점생산량이 날씨에 크게 의존
초기 투자 비용 높음
박테리아 및 조류 오염 가능성
추가 정보
관련 연구응축 표면 코팅, 최적화된 디자인 연구 진행 중
기타대체 에너지
지속 가능한 개발
참고 문헌
참고 문헌워터에이드
파퓰러 메카닉스
같이 보기
관련 항목공기 중 물 생성기
안개 수집
지속 가능한 물 관리

2. 역사

20세기 초, 여러 발명가들이 공기 우물을 이용한 물 수집 기술을 실험했다. 대표적인 인물로는 러시아 공학자 프리드리히 지볼트(프리드리히 지볼드[4]), 프랑스 생태기후학자 레옹 샤프탈, 독일계 호주 연구자 볼프 클라파커, 벨기에 발명가 아킬레 크나펜 등이 있다.

2005년 1월 30일의 전 지구 대기 중 수증기 분포. 북반구 겨울, 남반구 여름


공기 우물은 이슬이 형성될 정도로 충분히 낮은 온도를 가진 물질을 이용한다. 이슬은 대기 중 수증기가 물질 표면에 응축되어 자연적으로 발생하는 강수 현상이다. 응축 과정에서 잠열이 방출되므로, 물을 계속 수집하려면 이 열을 제거해야 한다.[4]

공기 우물은 공기 중의 수분을 필요로 한다. 지구상 모든 곳, 심지어 사막에서도 대기 중에는 약간의 물이 존재한다. Beysens와 Milimouk에 따르면, 대기에는 12900km3의 담수가 포함되어 있으며, 이는 98%의 수증기와 2%의 응축수(구름)로 구성되어 있다. 이는 사람이 거주하는 지역의 재생 가능한 액체 담수 자원(12500km3)과 비슷한 수치이다.[1] 공기 중 수증기 양은 상대 습도로 나타내며, 온도에 따라 달라진다. 따뜻한 공기는 차가운 공기보다 더 많은 수증기를 포함한다. 공기가 이슬점까지 냉각되면 포화 상태가 되고, 수분은 적절한 표면에서 응축된다.[1] 예를 들어, 20°C이고 상대 습도가 80%인 공기의 이슬점 온도는 16°C이다. 상대 습도가 50%이면 이슬점 온도는 9°C로 떨어진다.[1]

대기 중 수분을 얻는 기술 중 안개 울타리가 있지만, 이는 공기 우물과는 매우 다른 기술이다.

공기 우물은 이슬 연못과 혼동해서는 안 된다. 이슬 연못은 가축에게 물을 주기 위한 인공 연못이다. "이슬 연못"(때로는 "구름 연못" 또는 "안개 연못")이라는 이름은 연못이 공기 중의 수분으로 채워진다는 믿음에서 유래되었지만,[2] 실제로는 주로 빗물로 채워진다.

건조 지역에서는 돌 멀칭을 통해 작물 수확량을 늘릴 수 있다. 카나리아 제도의 란사로테 섬에서는 화산석 멀칭을 사용하여 상당한 작물을 재배한다. 돌 멀칭이 이슬 형성을 촉진한다는 주장도 있지만, 그 효과는 미미하다. 식물은 잎에서 직접 이슬을 흡수하며, 돌 멀칭의 주요 이점은 토양에서 물 손실을 줄이고 잡초와의 경쟁을 제거하는 것이다.[3]

2. 1. 프리드리히 지볼트의 응축기

1900년, 페오도시야의 고대 비잔틴 도시 유적 근방에서, 이 지역을 담당했던 수목관리원이자 공학자였던 프리드리히 지볼트는 13개의 돌무더기를 발견했다. 각각의 돌무더기는 이상을 뒤덮었고, 높이는 에 달했다. 도시의 우물과 분수로 이어지는 직경 의 테라코타 관들의 잔해가 같이 발견되었다. 지볼트는 돌무더기들이 페오도시야에 수분을 공급하는 응축기였다고 결론지었고, 각각의 공기 우물이 하루에 이상을 생산했을 것이라고 계산했다.[38]

그의 가설을 검증하기 위해 지볼드는 테오도시야의 고대 유적지 근처의 산 테페-오바의 고도 의 장소에 돌무더기 응축기를 건설했다. 지볼드의 응축기는 배수 기능이 있는 접시 모양의 수집 영역을 높이 , 너비 의 벽으로 둘러싼 형태를 띠었다. 그는 직경 의 조약돌을 사용해 꼭대기의 지름이 , 높이가 인 끝부분이 잘린 고깔 모양의 구조물 형태를 쌓아올렸다. 돌무더기의 모양은 돌 사이의 열접촉을 최소화하고 돌 사이사이에 공기가 잘 흐르도록 했다.[38]

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지볼드의 응축기는 1912년에 작동하기 시작했는데, 지볼드는 당시에 공식적으로 생산량을 측정하지 않았으며 후에 하루에 최대 를 생산했을 것으로 평가되었다.[38] 기반에서 물이 새어나가게 되어 1915년에 실험을 중단하였고, 실험 장소는 버려지기 전에 부분적으로 해체되었다. 이후 실험장소는 1993년에 다시 발견되어 완전히 정리되었다.[38] 지볼드의 응축기는 이전에 발견된 고대의 돌무더기와 거의 같은 크기였고,[38] 그 생산량은 원래의 구조물에서 측정한 것보다 훨씬 적었지만, 이러한 실험은 훗날의 개발자들에게 영감을 주었다.

2. 2. 레옹 샤프탈의 응축기

지볼트의 작업에 영감을 받아, 프랑스 생태기후학자 레옹 샤프탈은 1929년에 몽펠리에 근처에 작은 공기 우물을 지었다. 샤프탈의 응축기는 밑변의 넓이가 3m이고 높이가 2.5m인 피라미드형 구조물이었으며, 직경 7.5cm인 석회암 조각으로 8m3 만큼 채워졌다. 작은 구멍들이 피라미드의 꼭대기와 바닥에 뚫렸다. 이 구멍들은 공기의 흐름을 조절해야 할 때 개폐할 수 있었다. 구조물은 밤에 냉각되었고, 해가 떠 있을 때 따뜻하고 습한 공기가 안으로 들어왔다. 석회석 조각 위에 이슬이 형성되었고 지면 아래의 저장소에 수집되었다. 획득한 물의 양은 대기의 상태에 따라 하루에 1l에서 2.5l까지 요동했다.[1]

샤프탈은 그의 실험을 성공적이라고 생각하지 않았다. 그는 1946년에 응축기에서 손을 뗄 때 응축기를 망가뜨렸는데, 아마 그가 부적절한 응축기를 방치하여 후에 공기 우물에 대한 연구를 지속할 수 있는 사람들을 잘못 인도하기를 원하지 않았던 것 같다.[2]

2. 3. 볼프 클라파커의 응축기

볼프 클라파커는 1920년대부터 1930년대까지 베를린에서 활동한 화학자였다. 이 시기에 그는 유고슬라비아아드리아해비스섬에서 여러 형태의 공기 우물을 실험했다.[39] 클라파커의 작업은 프리드리히 지볼트와 천 년 전에 팔레스타인에서 수분 응축기 사용을 언급한 마이모니데스에게서 영감을 받았다.

클라파커는 매우 단순한 설계를 가지고 실험했다. 산 경사면을 정리하고 방수 표면으로 평탄하게 덮은 후, 기둥이나 마루로 지지되는 단순한 캐노피로 가렸다. 구조물 측면은 밀폐되었지만, 경사 꼭대기와 바닥은 개방하여 밤에는 경사면이 차가워지고 낮에는 습기가 포획되어 흐르도록 했다. 이 방식은 효과가 있었지만 비용이 많이 들었다.

그래서 클라파커는 석조 구조물에 기반한 좀 더 작은 설계를 적용했다. 이 설계는 높이 15m, 벽 두께 2m 이상인 슈가로프 모양의 건물로, 바닥과 꼭대기에 구멍이 있었다. 외벽은 높은 열용량을 위해 콘크리트로, 내부 표면은 사암과 같은 다공성 물질로 만들었다.[39] 클라파커는 다음과 같이 말했다. "건물은 낮에 물을 생산하고 밤에 스스로를 식힌다. 따뜻한 공기가 위쪽 구멍으로 유입되고 차가운 표면에 닿아 냉각, 응축되어 흘러내려 지하에 모인다. 내부 표면은 생각보다 훨씬 차가워진다. 달마티아에서 물을 생산하지 못한 날은 드문 예외였다."[39]

1935년, 클라파커 부부는 호주로 이주했다. 이는 마리아가 나치 정권과 마주한 결과였을 것이다.[40] 호주 정착은 이슬 응축기 개발 열망 때문이었다.[40] 건조한 기후의 호주는 신선한 물을 얻을 대체 수단이 필요했고, 남호주 주지사가 관심을 보였다. 클라파커는 쿡에 응축기 설치를 제안했다. 쿡에는 이미 석탄 동력 응축기가 있었지만,[41] 가동 비용이 비싸 물을 공수하는 것이 더 저렴했다. 하지만 호주 정부는 제안을 거절했고, 클라파커는 흥미를 잃었다.[42]

2. 4. 아힐 크나펜의 공중 우물

건물 습기 제거 시스템 관련 일을 했던 벨기에 발명가 아킬레 크나펜은[43][44][45] 레옹 샤프탈의 연구에 영감을 받아 1930년 프랑스 트랑스 앙 프로방스의 180m 높이 언덕에 대형 공중 우물(puits aerien)을 건설하기 시작했다.[46] 1년 반에 걸쳐 완성된 이 탑은 현재 다소 낡은 상태로 남아있다. 건설 당시 이 응축기는 사람들의 흥미를 끌었다.[47]

탑의 높이는 14m이며, 공기 유입을 위한 여러 구멍이 있는 3m 두께의 육중한 석조 벽으로 이루어져 있다. 탑 내부에는 콘크리트로 만든 큰 기둥이 있다. 밤에는 구조물 전체가 냉각되고, 낮에는 따뜻하고 습한 공기가 상부 구멍으로 유입되어 냉각된 후 하부 구멍으로 배출된다.[48] 크나펜은 차가운 내부 기둥에 물이 응결되도록 설계했다. 샤프탈의 발견에 따라 중앙 기둥 외부에는 슬레이트 판을 돌출시켜 거친 표면을 만들고, 슬레이트 판을 거의 수직으로 배치하여 응축된 물이 구조물 바닥으로 떨어지도록 했다.

하지만 이 공중 우물은 기대했던 성능을 내지 못하고 하루에 몇 리터의 물만 생산했다.

2. 5. 국제이슬활용협회 (OPUR)

1992년, 프랑스의 학자들은 이슬 응축기를 연구하던 중 고대 테오도시아의 이슬 응축기에 대한 이야기를 듣고 우크라이나에서 열린 학회에 참석했다. 이들은 현장을 방문하여 지볼드의 응축기에 대한 기존의 해석이 잘못되었음을 밝혀냈다.[49] 이들은 프랑스로 돌아와 이슬을 대체 수자원으로 활용하기 위해 국제이슬활용협회(OPUR, International Organisation for Dew Utilization)를 설립했다.[49]

OPUR는 이슬 응축 연구를 시작하여 특수 소수성 막을 개발하고, 코르시카에 30m2 넓이의 응축기를 설치하여 실험했다.[49] 이들은 응축 표면의 질량을 최소화하고, 단열층으로 보호하며, 소수성을 띄어야 한다는 중요한 통찰을 얻었다.[49]

Big OPUR Dew Condenser in Corsica
코르시카의 대형 OPUR 이슬 응축기


OPUR의 회원인 기르자 샤란(Girja Sharan)은 인도 쿠치 지역에서 이슬 응축 현상을 발견하고, OPUR와 함께 이 지역에 적합한 응축기를 개발했다. 샤란과 그의 팀은 세계은행 등의 지원을 받아 OPUR 포일이라는 특수 플라스틱 막을 개발했다. 이 막은 아연도금 철이나 알루미늄 판보다 성능이 우수하고 저렴했다.[50] OPUR 포일은 이산화 티타늄과 황산 바륨을 섞은 폴리에틸렌으로 만들어졌으며, 친수성을 띈다.

아라비아 해안 근처 북서부 인도 코타르 마을의 방사 이슬 응축기 시험장.

3. 공기 우물의 종류

공기 우물은 크게 고질량식, 복사냉각식, 능동식 세 가지 방식으로 분류된다.[17]


  • 고질량식: 20세기 초에 주로 연구되었으나, 큰 구조물을 건설해야 하고 효율이 낮아 실패했다.
  • 복사냉각식: 20세기 후반부터 연구되었으며, 고질량식보다 훨씬 효율적이다.
  • 능동식: 기계적 냉각을 이용하며, 에너지 소비량이 많아 제한적인 환경에서 사용된다.


각 방식에 대한 자세한 내용은 해당 하위 문서를 참조하면 된다.

3. 1. 고질량식

고질량식 공기 우물은 큰 석조 구조물의 열용량을 이용한다. 밤에는 미풍이나 자연 대류로 인해 유입되는 시원한 공기로 구조물을 냉각시키고, 낮에는 햇빛으로 인해 높아진 대기 습도를 이용하여 습한 공기가 공기 우물 안으로 들어오면 이전에 냉각된 석조물 표면에 응축되어 이슬이 맺히게 한다.

크나펜의 공중 우물이 대표적인 고질량식 공기 우물이었지만, 제대로 작동하지 않았다. 그 이유는 밤에 열기를 충분히 제거하지 못했기 때문이다.[51][52] 밤에 복사 냉각 현상이 일어나야 응축이 가능한데, 이슬점이 급격히 상승하여 돌무더기 안의 암석 온도를 뛰어넘는 경우가 드물어 효율이 매우 낮다.

3. 2. 복사냉각식

복사냉각식 공기 우물은 밤에 열복사를 통해 열을 방출하는, 질량이 작은 기질을 이용하여 이슬을 모은다. 이 방식은 고질량식보다 훨씬 효율적이며 다양한 형태로 설계될 수 있다.[53] 전형적인 복사냉각식 수집기는 응축면이 지면과 30° 각도를 이루며, 스티로폼과 같은 단열 물질로 된 두꺼운 층으로 뒷받침되고 지면에서 2m 에서 3m 정도 높이에 설치된다. 이러한 응축기는 낮은 건물의 지붕 끝에 설치하거나 단순한 틀로 지탱할 수 있다. 지면 근처나 2층 건물 위에 설치하는 것이 비용이 적게 들거나 편리할 수 있다.

방사성 수집기의 도식. (ㄱ) 열기를 복사하는 응축기, (ㄴ) 수분을 모으는 홈통, (ㄷ) 하부의 단열층, (ㄹ) 받침대.


납작한 설계는 단순하지만, 뒤집힌 피라미드나 고깔 모양 같은 설계가 더 효과적일 수 있다. 이는 설계가 아래의 대기에서 복사되는 불필요한 열기로부터 응축기 표면을 보호하고, 대칭적이기 때문에 바람의 방향에 민감하지 않기 때문이다.

금속 지붕으로 덮인 구조물은 홈통과 생산량 증가를 위한 하부 단열층을 추가하면 이슬을 수확하는 데 사용할 수 있다. 단열 처리 없이는 생산량은 플라스틱 응축기의 절반에 불과하다.


지붕 위에 설치하는 응축기. 응축기는 특수 플라스틱 막으로 만들어졌으며, 막과 콘크리트 지붕 표면 사이에 단열층이 있다. 인도 쿠치 사라야의 학교 건물 위에 설치되었다. 금속 지붕과 달리 콘크리트 지붕은 처리 없이는 응축을 촉발하지 않아 외부 응축기가 필요하다. 이 응축기는 금속 지붕보다 두 배 가까이 많은 이슬을 생산한다.


새로운 재질로 더욱 훌륭한 수집기를 만들 수 있다. 국제이슬활용협회(OPUR)는 특수 소수성 막을 개발하고 실험했다. 핵심은 응축 표면의 질량은 최대한 가볍게 하고, 단열재 층으로 원치 않는 열 복사로부터 보호하며, 응축된 수분을 쉽게 흘려보낼 수 있도록 소수성이어야 한다는 것이다. OPUR 포일이라고 알려진 이 플라스틱 막은 친수성이며 폴리스티렌에 이산화티타늄과 황산바륨을 섞어 만든 것으로, 금속판보다 성능이 우수하고 저렴하다.

나미브 사막 딱정벌레는 공기 중에서 추출한 수분만으로 생존하는데, 이 딱정벌레의 등딱지는 미세한 돌기로 덮여있다. 돌기의 끝은 친수성이고 돌기 사이는 소수성이다.[54][55][56] 매사추세츠 공과대학교 연구자들은 소수성 물질과 친수성 물질을 결합한 직조된 표면을 만들어 이를 모방했다.

3. 3. 능동식

능동식 공기 우물은 기계적인 냉장 방식을 사용하여 공기를 냉각시켜 이슬점 아래로 온도를 낮춰 물을 생산한다. 이 방식은 열교환기를 사용하며, 제습기와 유사한 원리로 작동한다.



두바이의 부르즈 칼리파는 냉방 시스템에서 발생하는 응축수를 활용하는 대표적인 사례이다. 이 시스템은 연간 약 15e6USgal의 물을 생산하여 건물 주변 식물에 물을 공급하는 데 사용한다.[26]

하지만 기계적 냉방 방식은 많은 에너지를 소비하기 때문에, 능동식 공기 우물은 일반적으로 담수화나 정수가 어렵거나 신선한 물을 운반하기 어려운 지역에서 사용된다. 1930년대 남오스트레일리아주 쿡에서는 대규모 능동식 공기 우물 설치가 시도되었지만, 물 운송 비용이 더 저렴하여 실패했다.[8]

반면, 소규모 능동식 공기 우물은 사무실 등에서 편리하게 사용될 수 있다. 또한, 대기 외에 다른 물 공급원이 없는 환경에서는 유일한 해결책이 될 수 있다. 1930년대 미국의 설계자들은 비행선에 응축 시스템을 추가하여 연료 소모로 인한 무게 감소를 보충하고, 부력을 유지하기 위해 사용했다.[58] 국제 우주 정거장의 즈베즈다 모듈에도 습도 제어 시스템이 있으며, 여기서 수집된 물은 비상시 식수로 사용될 수 있다.[27]

최근에는 에너지 소비를 최소화하기 위한 다양한 설계가 개발되고 있다.

  • 지하 파이프를 통해 공기를 유입시켜 지면을 히트 싱크로 활용하는 방식이 있다.[28] 이 방식은 지열교환기를 통해 건물에 시원한 공기를 공급하는 데 사용되기도 한다.[29] 하지만 지하 튜브는 오염되기 쉽고 청소가 어렵다는 단점이 있다. 풍력 터빈을 이용하여 팬 작동에 필요한 전력을 공급하거나 보충할 수 있다.[30]

  • 해수 온실에서는 차가운 해수를 사용하여 온실 내부를 냉각시키고 가습한다. 이 과정에서 이슬이 구조물 외부에 응축되어 쉽게 수집할 수 있다.
  • 제습제를 사용하여 낮은 상대 습도에서도 수분을 추출하는 방식도 있다.[31] 이 시스템은 비상시 안전한 식수를 제공하는 데 유용하며,[32] 제습제는 가열하여 재생할 수 있다. 일부 설계에서는 태양열을 이용하여 제습제를 재생하기도 한다.
  • 프랑스의 한 회사는 소형 풍력 터빈을 이용하여 기계 냉각 시스템에 전력을 공급하고, 이를 통해 물을 응축하는 방식을 개발했다.[34]

4. 현대적 응용

공기 우물 기술은 물 부족 문제를 겪는 지역에서 식수 및 생활용수를 확보하는 데 도움을 줄 수 있다. 특히 건조 지역이나 섬 지역에서 대체 수자원으로 활용될 수 있다. 농업 분야에서는 작물 재배에 필요한 물을 공급하고, 돌 멀칭과 함께 사용하여 토양 수분 손실을 줄이며 작물 생장을 촉진할 수 있다. 국제우주정거장과 같이 특수한 환경에서도 물 공급을 위해 공기 우물 기술이 사용된다.

20세기 말, 이슬 응축 메커니즘에 대한 이해가 높아지면서 저질량 수집기가 열 복사를 통해 열을 빠르게 잃는다는 핵심 원리가 밝혀졌다. 많은 연구자들이 이 방법을 연구했다.[20] 1960년대 초 이스라엘에서는 폴리에틸렌 시트를 사용한 이슬 응축기로 식물에 물을 공급하여 묘목 생존율을 높였다.[35] 1986년 뉴멕시코에서는 특수 호일 응축기가 묘목에 충분한 물을 공급했다.[37]

1992년 프랑스 학자들은 우크라이나에서 고대 테오도시아의 이슬 응축기에 대한 이야기를 듣고 현장을 조사했다. 조사 결과, 언덕은 고분이었고 파이프는 중세 시대에 만들어진 것으로 밝혀졌다. 지볼드의 응축기는 잘 작동했지만, 정확한 결과는 불분명하며 안개 차단 효과가 있었을 가능성이 있다.[1] 지볼드의 응축기는 열적으로 고립된 돌들이 밤에 열을 잃으면서 작동했을 것으로 추정되지만, 예상 수확량에는 미치지 못했을 것이다.[37]

프랑스 학자들은 귀국 후 국제 이슬 활용 기구(OPUR)를 설립하여 이슬을 대체 수자원으로 활용하는 연구를 시작했다.[15] OPUR는 소수성 필름을 개발하고 코르시카에서 시험 설치를 진행했다. 응축 표면은 질량이 낮아야 하고, 단열재로 보호되어야 하며, 소수성이어야 한다는 통찰을 얻었다.[16]

OPUR 회원인 기르자 샤란은 인도 코타라에서 이슬 응축기 건설 보조금을 받았다. 2001년 샤란은 토란 비치 리조트 코티지 지붕에서 응축 현상을 발견하고, 이를 조사하여 건조 해안 지역용 방사형 응축기를 개발했다. 2006년 상업화가 시작되었다.[16] 샤란은 다양한 재료를 테스트했고, OPUR의 특수 플라스틱 시트가 금속 시트보다 성능이 우수하고 저렴하다는 것을 발견했다. 이 플라스틱 필름은 친수성이며, 이산화 티타늄과 황산 바륨을 혼합한 폴리에틸렌으로 만들어졌다.

방사형 공기 우물은 밤하늘로 열을 방사하여 기판을 냉각한다. 기판은 질량이 작고 열적으로 격리되어 있다.[20] 응축 표면은 수평선에서 30° 각도로 설치되며, 단열재로 뒷받침되고 지면 위 2m에서 3m 높이에 지지된다. 이러한 응축기는 건물 지붕이나 프레임에 설치할 수 있다.[16] 지면 근처나 2층 건물에 설치하는 것이 더 저렴하거나 편리할 수 있다.[16]

인도 사타파르의 응축기는 11개의 능선으로 구성되어 있다.


방사형 응축기는 인도 북서부 지역에 설치되어 1년에 8개월 동안 이슬이 내리는 기간 동안 약 15mm의 이슬 물을 수집한다. 연간 약 9000L의 식수를 제공한다.[3]

평평한 디자인은 단순하지만, 거꾸로 된 피라미드 및 원뿔 디자인은 더 효과적일 수 있다. 이는 디자인이 응축 표면을 보호하고 풍향에 덜 민감하기 때문이다.[1]

나미브 사막 딱정벌레에서 영감을 받은 새로운 재료가 개발되고 있다. 딱정벌레 등은 친수성 돌기와 소수성 골짜기로 덮여 있다.[21][22][23] 매사추세츠 공과대학교 연구원들은 이를 모방한 질감 표면을 만들었다.[24]

기계적 냉동을 사용하는 능동형 대기 중 물 수집기는 상업화 이후 사용되어 왔다. 열교환기를 이슬점 이하로 냉각시켜 물을 생성한다. 제습기의 부산물로 발생할 수 있다.[35] 부르즈 할리파의 공기 조절 시스템은 매년 약 15e6USgal의 물을 생산한다.[26]

능동형 수집기는 에너지 집약적이므로 해수 담수화나 운송이 비경제적인 장소로 제한된다. 오스트레일리아 사우스오스트레일리아주 쿡에서 시도된 대규모 설치는 설치 비용 때문에 실패했다.[8] 소규모 설치의 경우 편리함이 중요할 수 있다. 대기에서 식수를 생산하는 소형 기계가 사무실에서 사용된다. 비행선에 응축 시스템을 추가하여 밸러스트로 사용한 사례도 있다.[8]

국제 우주 정거장의 즈베즈다 모듈에는 습도 제어 시스템이 있다. 수집된 물은 Elektron 시스템에 사용되거나 비상시 식수로 사용된다.[27]

능동형 응축기의 에너지 요구 사항을 최소화하는 설계가 있다.

  • 지하 파이프를 통해 공기를 끌어들여 열 싱크로 사용하는 방법이 있다.[28] 지열 교환기는 응축이 문제로 간주된다.[29] 지하 튜브는 오염되기 쉽고 청소가 어렵다. 풍력 터빈으로 전력을 공급하거나 보충할 수 있다.[30]

  • 찬 바닷물은 해수 온실에서 내부를 냉각하고 가습하는 데 사용된다. 이슬이 구조물 외부에 모여 수집된다.[37]
  • 제습제를 사용하여 대기 중의 물을 흡착하는 방법이 있다. 상대 습도가 14%로 낮을 때에도 수분을 추출할 수 있다.[31] 안전한 식수 비상 공급원으로 유용하다.[32] 재생을 위해 제습제를 가열해야 한다.[32] 태양열을 이용하는 설계도 있다. 밤에는 제습제 위에 공기를 통과시키고, 낮에는 온실 효과로 온도를 높여 수증기를 탈착, 응축, 수집한다.[37] 나노 기술이 수집기를 개선하고 있다. 금속-유기 골격 1kg당 0.25L의 물을 수집했다.[33]

  • 프랑스 회사는 소형 풍력 터빈을 설계하여 기계 냉동 시스템에 전력을 공급하고 물을 응축시킨다.[34]

참조

[1] 웹사이트 What Exactly Is The Dew Point? http://weathersavvy.[...] 2010-09-10
[2] 문서 "[[Oxford English Dictionary]]: \"dew-pond\""
[3] 논문 The Miracle of the Stones 2006-09-09
[4] 문서 Based on diagram by Nikolayev et al.'', 1996
[5] 웹사이트 In Croatia http://opur.fr/angl/[...] OPUR 2010-09-10
[6] 웹사이트 Wolf Klaphake – Immigrant or refugee http://www.uncommonl[...] 2010-09-10
[7] 웹사이트 Trans-Australian Railway photograph of a condenser cooler at Cook, 10 December 1917 http://www.uncommonl[...] 2010-09-10
[8] 웹사이트 Wolf Klaphake – A rainmaker? http://www.uncommonl[...] 2010-09-10
[9] 웹사이트 British Knapen – The Early Years http://www.protenser[...] ProTen Services 2010-09-10
[10] 뉴스 Prevention of Damp in Buildings The Manchester Guardian 1930-02-27
[11] 웹사이트 ProTen Services Celebrates 80 Years of Service http://www.protenser[...] ProTen Services 2010-09-10
[12] 논문 Well Like Gigantic Ant Hill Gathers Water from Air https://books.google[...] 2010-09-10
[13] 뉴스 Air Well Waters Parched Farms https://books.google[...] Popular Science 1933-03
[14] 웹사이트 Improved means for collecting moisture from the atmosphere http://v3.espacenet.[...] European Patent Office 2010-09-10
[15] 웹사이트 OPUR Ou la Conquete de la Rosee – OPUR or The Conquest of Dew http://www.opur.fr/i[...] OPUR 2010-09-10
[16] 웹사이트 Leveraged Innovation Management: Key Themes from the Journey of Dewrain Harvest Systems http://www.iimahd.er[...] Indian Institute of Management Ahmedabad, India 2010-09-10
[17] 논문 Dew as a sustainable non-conventional water resource: a critical review 2015-09
[18] 논문 Pyramid Power https://books.google[...] 2010-09-10
[19] 논문 Pyramids of dew 2005-04-16
[20] 웹사이트 Dew Yield From Passive Condensers in a Coastal Arid Area – Kutch http://www.iimahd.er[...] 2010-09-10
[21] 논문 Water capture by a desert beetle
[22] 뉴스 Desert beetle provides model for fog-free nanocoating http://www.rsc.org/c[...] Royal Society of Chemistry 2010-09-10
[23] 웹사이트 Using nature's genius in architecture (at 7:45) http://www.ted.com/t[...] 2011-02-14
[24] 논문 Condensation on slippery asymmetric bumps
[25] 웹사이트 Yeti Air-Conditioning-12 http://www.everestwa[...] 2011-03-15
[26] 뉴스 Burj Khalifa: Towering challenge for builders http://gulfnews.com/[...] 2011-01-12
[27] 웹사이트 Zvezda http://www.shuttlepr[...] NASA 2010-09-10
[28] 논문 Airwell extracts Pure Water From the Air https://books.google[...] 2010-09-10
[29] 간행물 Earth Cooling Tube http://www.daviddarl[...] 2010-09-10
[30] 특허 Apparatus for extracting potable water
[31] 잡지 Making Water From Thin Air https://www.wired.co[...] 2010-09-10
[32] 웹사이트 Advanced Water Technologies http://www.aquascien[...] Aqua Sciences 2010-09-10
[33] 논문 Adsorption-based atmospheric water harvesting device for arid climates 2018-03
[34] 웹사이트 Eolewater http://www.eolewater[...] 2011-10-07
[35] 웹인용 What Exactly Is The Dew Point? http://weathersavvy.[...] 2010-09-10
[36] 서적 dew-pond Oxford English Dictionary
[37] 저널 The Miracle of the Stones 2006-09-09
[38] 문서 Based on diagram by Nikolayev et all, 1996
[39] 웹인용 In Croatia http://opur.fr/angl/[...] OPUR 2010-09-10
[40] 웹인용 Wolf Klaphake – Immigrant or refugee http://www.uncommonl[...] 2010-09-10
[41] 웹인용 Trans-Australian Railway photograph of a condenser cooler at Cook, 10 December 1917 http://www.uncommonl[...] 2010-09-10
[42] 웹인용 Wolf Klaphake – A rainmaker? http://www.uncommonl[...] 2010-09-10
[43] 웹인용 British Knapen – The Early Years http://www.protenser[...] ProTen Services 2010-09-10
[44] 뉴스 Prevention Of Damp in Buildings The Manchester Guardian 1930-02-27
[45] 웹인용 ProTen Services Celebrates 80 Years of Service http://www.protenser[...] ProTen Services 2010-09-10
[46] 저널 Well Like Gigantic Ant Hill Gathers Water from Air https://books.google[...] Hearst Magazines 2010-09-10
[47] 뉴스 Air Well Waters Parched Farms https://books.google[...] Popular Science 1933-03
[48] 웹인용 Improved means for collecting moisture from the atmosphere http://v3.espacenet.[...] European Patent Office 2010-09-10
[49] 웹인용 OPUR Ou la Conquete de la Rosee – OPUR or The Conquest of Dew http://www.opur.fr/i[...] OPUR 2010-09-10
[50] 웹인용 Leveraged Innovation Management: Key Themes from the Journey of Dewrain Harvest Systems http://www.iimahd.er[...] Indian Institute of Management Ahmedabad, India 2010-09-10
[51] 저널 Pyramid Power https://books.google[...] Bonnier Corporation 2010-09-10
[52] 저널 Pyramids of dew 2005-04-16
[53] 웹인용 Dew Yield From Passive Condensers in a Coastal Arid Area – Kutch http://www.iimahd.er[...] 2010-09-10
[54] 저널 Water capture by a desert beetle
[55] 뉴스 Desert beetle provides model for fog-free nanocoating http://www.rsc.org/c[...] Royal Society of Chemistry 2010-09-10
[56] 웹인용 Using nature's genius in architecture (at 7:45) http://www.ted.com/t[...] 2011-02-14
[57] 웹인용 Yeti Air-Conditioning-12 http://www.everestwa[...] 2011-03-15
[58] 뉴스 Burj Khalifa: Towering challenge for builders http://gulfnews.com/[...] GulfNews.com 2011-01-12
[59] 웹인용 Zvezda http://www.shuttlepr[...] NASA 2010-09-10
[60] 저널 Airwell extracts Pure Water From the Air https://books.google[...] Bonnier Corporation 2010-09-10
[61] 웹인용 Earth Cooling Tube http://www.daviddarl[...] 2010-09-10
[62] 특허 Apparatus for extracting potable water
[63] 뉴스 Making Water From Thin Air https://www.wired.co[...] 2006-10-06
[64] 웹인용 Advanced Water Technologies http://www.aquascien[...] Aqua Sciences 2010-09-10
[65] 웹인용 Eolewater http://www.eolewater[...] 2011-10-07



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