응축
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1. 개요
응축은 기체가 액체 또는 고체로 변하는 현상으로, 건물 건설, 자연 현상, 산업 분야 등 다양한 분야에서 나타난다. 건물에서는 습기, 곰팡이, 부식 등을 유발하여 문제를 일으킬 수 있으며, 이를 해결하기 위해 환기, 제습 등의 방법이 사용된다. 자연에서는 생물이 물을 얻는 데 활용되며, 산업적으로는 증류, 담수화, 냉동 등에 응용된다. 또한, 윌슨 구름상자와 같은 실험에서도 중요한 역할을 한다.
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| 응축 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 기체 상태의 물질이 액체 상태로 변하는 과정 |
| 관련 용어 | 액화 응고 승화 증발 결로 |
| 상세 정보 | |
| 발생 조건 | 기체의 온도 감소 기체의 압력 증가 |
| 응축핵 | 기체 분자가 액체로 응축될 때 응축이 더 쉽게 일어나도록 돕는 미세한 입자 |
| 자연 현상 | 구름 형성 이슬 맺힘 안개 발생 |
| 산업 응용 | 증류 냉각 제습 |
2. 응축의 원리
응축은 건물 건설 시 습기, 곰팡이로 인한 건강 문제, 목재 부패, 부식, 모르타르 및 석조 벽 약화, 열 전달 증가에 따른 에너지 손실을 유발할 수 있어 바람직하지 않은 현상이다. 이러한 문제를 완화하려면 실내 공기 습도를 낮추거나 건물 내 환기를 개선해야 한다. 예를 들어 창문 열기, 환풍기 켜기, 제습기 사용, 옷을 밖에서 건조하기, 요리 중 냄비와 프라이팬 뚜껑 덮기 등 다양한 방법으로 실내 습도를 조절할 수 있다. 에어컨이나 환기 시스템을 설치하여 공기 중 습기를 제거하고 건물 전체로 공기를 순환시키는 것도 도움이 된다. 단순히 온도를 높이면 공기가 더 많은 수증기를 저장할 수 있지만, 따뜻하고 습한 공기가 차가운 표면에 닿으면 결로 현상이 발생하므로 주의해야 한다. 공기가 냉각되면 수증기를 많이 담을 수 없어 차가운 표면에 물이 맺히게 되는데, 이는 겨울철 단일 유리창과 중앙 난방을 함께 사용할 때 흔히 볼 수 있다.[2]
구조 간 응축은 열교, 불충분하거나 부족한 단열, 방습 또는 단열 유리 때문에 발생할 수 있다.
2. 1. 응축의 시작
응축은 기체 부피 내에서 해당 종의 원자/분자 군집이 형성됨으로써 시작된다. 마치 구름 속에서 빗방울이나 눈송이가 형성되는 것과 같이, 또는 그러한 기체 상과 액체 또는 고체 표면이 접촉할 때 시작된다.[2] 구름에서는 대기 미생물이 생성하는 물 핵 생성 단백질이 촉매 작용을 할 수 있는데, 이 단백질은 기체 또는 액체 물 분자를 결합할 수 있다.[2]2. 2. 응축의 조건
응축은 기체 부피 내에서 해당 종의 원자/분자 군집이 형성됨으로써 시작된다. 마치 구름 속에서 빗방울이나 눈송이가 형성되는 것과 같이, 또는 그러한 기체 상과 액체 또는 고체 표면이 접촉할 때 시작된다.[2] 구름에서는 대기 미생물이 생성하는 물 핵 생성 단백질이 촉매 작용을 할 수 있는데, 이 단백질은 기체 또는 액체 물 분자를 결합할 수 있다.응축은 일반적으로 증기가 포화 한계까지 냉각되거나 압축되어 기체 분자 밀도가 상한 임계값에 도달할 때 발생한다. 응축된 액체를 모으는 증기 냉각 및 압축 장치를 응축기(물의 경우 복수기)라고 한다.
2. 3. 가역성
표면의 성질과 관련하여 몇 가지 고유한 가역성 시나리오가 나타난다.- 액체 표면(동일 물질 또는 그 용매 중 하나)으로의 흡수는 증발로 가역적이다.[1]
- 고체 표면에 대한 흡착(이슬 방울처럼)은 물질의 삼중점보다 높은 압력과 온도에서도 증발로 가역적이다.
- 고체 표면에 대한 흡착(고체의 보충층으로서)은 물질의 삼중점보다 낮은 압력과 온도에서 승화로 가역적이다.
3. 응축의 측정
사이 크로 메트리는 다양한 대기압과 온도에서 공기 중 수분으로의 증발을 통한 응축률을 측정한다. 물은 수증기 응축의 생성물이며, 응축은 이러한 상 변환 과정이다.[1] 건습구는 공기 중 수분의 증발을 통해 다양한 기압과 온도에서의 응축 속도를 측정한다.[1]
4. 응축의 다양한 현상
응축은 일상생활, 건물, 산업 현장 등 여러 곳에서 다양한 형태로 나타난다.
건물에서 응축은 습기, 곰팡이로 인한 건강 문제, 목재의 부패, 부식, 모르타르와 돌담의 약화, 열전도율 증가에 따른 에너지 손실을 야기할 수 있어 바람직하지 않다. 이러한 문제를 완화하려면 실내 공기의 습도를 낮추거나 건물 내 환기를 개선해야 한다. 이는 창문을 열거나, 환풍기를 설치하거나, 제습기를 사용하거나, 옷을 실외에서 건조하거나, 요리할 때 냄비나 프라이팬에 뚜껑을 덮는 등 다양한 방법으로 할 수 있다. 공기에서 수분을 제거하고 건물 전체에 공기를 순환시키는 데 도움이 되는 공조·환기 시스템을 설치하는 것도 효과적이다.[8] 공기 중에 저장할 수 있는 수증기의 총량은 온도만 높여도 늘릴 수 있다.[8] 그러나 집에서 발생하는 결로의 대부분은 따뜻하고 습한 무거운 공기가 차가운 고체 표면과 접촉할 때 발생하므로, 이것은 양날의 검이 될 수도 있다. 공기가 식으면 더 이상 많은 수증기를 유지할 수 없어 차가운 표면에서 물의 결로로 이어진다. 중앙 난방을 겨울에 단판 유리창과 함께 사용하는 경우 이것은 매우 명확하게 나타난다.
구조체 사이의 결로는 단열 불량 또는 부족, 열교, 방습 시공, 단열 유리에 의해 발생할 수 있다.[9]
4. 1. 자연 현상
많은 생물들이 응축을 통해 얻어진 물을 이용한다. 그 예로는 오스트레일리아의 가시악마 도마뱀, 나미비아 해안의 거저리류, 그리고 미국 서해안의 해안 레드우드 등이 있다.4. 2. 일상생활
건물 건설에서 응축은 습기, 곰팡이로 인한 건강 문제, 목재의 부패, 부식, 모르타르와 돌담의 약화, 열전도율 증가에 따른 에너지 손실을 야기할 수 있으므로 바람직하지 않은 현상이다. 이러한 문제를 완화하려면 실내 공기의 습도를 낮추거나 건물 내 환기를 개선해야 한다. 이는 창문을 열거나, 환풍기를 설치하거나, 제습기를 사용하거나, 옷을 실외에서 건조시키거나, 요리할 때 냄비나 프라이팬에 뚜껑을 덮는 등 다양한 방법으로 할 수 있다. 공기에서 수분을 제거하고 건물 전체에 공기를 순환시키는 데 도움이 되는 공조·환기 시스템을 설치하는 것도 효과적이다.[8] 공기 중에 저장할 수 있는 수증기의 총량은 온도만 높여도 늘릴 수 있다.[8] 그러나 집에서 발생하는 결로의 대부분은 따뜻하고 습한 무거운 공기가 차가운 고체 표면과 접촉할 때 발생하므로, 이것은 양날의 검이 될 수도 있다. 공기가 식으면 더 이상 많은 수증기를 유지할 수 없다. 이것은 차가운 표면에서 물의 결로로 이어진다. 중앙 난방을 겨울에 단판 유리창과 함께 사용하는 경우 이것은 매우 명확하게 나타난다.구조체 사이의 결로는 단열 불량 또는 부족, 열교, 방습 시공, 단열 유리에 의해 발생할 수 있다.[9]
4. 3. 산업 현장
응축은 기체상의 분자 밀도가 최대 한계에 도달할 때, 수증기가 포화 한계까지 냉각되거나 압축될 때 일반적으로 발생한다. 응축된 액체를 모으는 증기 냉각 및 압축 장비를 응축기라고 한다.5. 응축의 응용
응축은 증류와 같은 중요한 실험실 및 산업 화학 응용 분야의 핵심 구성 요소이다.
소비자와 산업에서의 응축의 상업적 응용 분야에는 발전, 해수 담수화[4], 열 관리,[5] 냉동,[6] 공기 조절[7] 등이 있다.
5. 1. 수자원 확보
응결은 자연적으로 발생하는 현상이기에, 인류는 물을 대량 생산하는 데 자주 활용하고 있다. 공기 우물[3]이나 안개 울타리와 같이 결로에서 물을 모으는 것을 목적으로 만들어진 구조물도 많이 존재한다. 이러한 시스템은 사막화가 활발한 지역에서 토양 수분을 유지하는 데 활용되고 있으며, 사막화가 진행 중인 지역에 사는 사람들에게 복수기(복수 장치)에 대해 교육하고 현황에 효과적으로 대처하도록 지원하는 단체도 여러 곳 있다.[3]5. 2. 건축물 관리
건물 건설에서 응축은 습기, 곰팡이의 건강 문제, 목재의 부패, 부식, 모르타르와 돌담의 약화, 열전도율 증가에 따른 에너지 손실을 야기할 수 있으므로 바람직하지 않은 현상이다. 이러한 문제를 완화하려면 실내 공기의 습도를 낮추거나 건물 내 환기를 개선해야 한다. 이는 예를 들어 창문을 열거나, 환풍기를 설치하거나, 제습기를 사용하거나, 옷을 실외에서 건조시키거나, 요리할 때 냄비나 프라이팬에 뚜껑을 덮는 등 다양한 방법으로 할 수 있다. 공기에서 수분을 제거하고 건물 전체에 공기를 순환시키는 데 도움이 되는 공조·환기 시스템을 설치하는 것도 효과적이다.[20] 공기 중에 저장할 수 있는 수증기의 총량은 온도만 높여도 늘릴 수 있다.[20] 그러나 집에서 발생하는 응축의 대부분은 따뜻하고 습한 무거운 공기가 차가운 고체 표면과 접촉할 때 발생하므로, 이것은 양날의 검이 될 수도 있다. 공기가 식으면 더 이상 많은 수증기를 유지할 수 없다. 이것은 차가운 표면에서 물의 응축으로 이어진다. 중앙 난방이 겨울에 단판 유리창과 함께 사용되는 경우 이것은 매우 명확하다.구조체 사이의 응축은 단열 불량 또는 부족, 열교, 방습 시공, 단열 유리에 의해 발생할 수 있다.[21]
5. 3. 입자 궤적 관찰
응축은 윌슨 구름상자에서 입자 궤적을 형성하는 중요한 과정이다. 이 경우, 입사 입자에 의해 생성된 이온이 증기의 응축을 위한 핵의 중심으로 작용하여 눈에 보이는 "구름" 궤적을 생성한다.[3]
6. 한국 사회와 응축
응축한국어은 한국 사회에서도 여러 방면에서 나타나는 현상이다. 특히 건물에서 발생하는 결로 현상은 여러 문제를 야기한다.
6. 1. 건물 결로 문제와 해결 노력
건물 건설에서 응축(결로)은 여러 문제를 야기하기 때문에 바람직하지 않은 현상이다. 응축은 습기, 곰팡이로 인한 건강 문제, 목재의 부패, 부식, 모르타르와 벽돌 벽의 약화, 그리고 열전달 증가로 인한 에너지 손실을 일으킬 수 있다.[8][20]이러한 문제를 해결하기 위해서는 실내 공기 습도를 낮추거나 건물 내 환기를 개선해야 한다. 구체적인 방법으로는 다음과 같은 것들이 있다:
- 창문 열기
- 환풍기 켜기
- 제습기 사용하기
- 옷을 밖에서 건조하기
- 요리하는 동안 냄비와 프라이팬 덮기
공기 중의 습기를 제거하고 건물 전체로 공기를 순환시키는 데 도움이 되는 에어컨이나 환기 시스템을 설치하는 것도 효과적이다.[8][20]
단순히 온도를 높여 공기 중에 저장할 수 있는 수증기의 양을 늘릴 수도 있다.[8][20] 그러나 이는 양날의 검이 될 수 있는데, 대부분의 가정 내 결로는 따뜻하고 습기가 많은 공기가 차가운 표면과 접촉할 때 발생하기 때문이다. 공기가 냉각되면 더 이상 많은 양의 수증기를 담을 수 없어 차가운 표면에 물이 맺히게 된다. 이는 겨울철에 단일 유리창과 함께 중앙 난방을 사용할 때 매우 분명하게 나타난다.
구조 간 응축은 열교, 불충분하거나 부족한 단열, 방습 처리 또는 단열 유리로 인해 발생할 수 있다.[9][21]
참조
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