이슬점(Dew point)

이슬점(Dew point)

 

이슬점은 대기 속의 수증기가 포화되어 그 수증기의 일부가 물로 응결할 때의 온도를 뜻한다.

 

대기 중에는 기체상태의 수증기를 포함되어 있는데, 대기가 함유할 수 있는 최대의 수증기량을 포화수증기량이라고 한다.

대기 중에 포함된 수증기의 압력을 포화수증기의 압력으로 나눈 것을 상대습도라고한다.

포화수증기량은 온도에 따라 올라가기 때문에, 대기를 냉각시켜서 포화수증기량이 감소하면 상대습도가 증가한다.

상대습도가 100%가 되는 포화 상태에서는 대기 중의 수증기가 더 이상 기체 상태로 존재하지 못하고 액체인 물방울로 변하게 된느데, 이때의 온도를 이슬점이라고 한다.

상대습도가 높으면 이슬점의 현재 온도와 가깝다는 것을 의미하고, 이슬점이 높다는 것은 상대습도가 낮은 것을 의미한다.

 

대기압이 낮아지면 이슬점이 낮아지는데, 이는 공기의 부피가 증가함에 따라 수증기압이 줄어들어 수증기가 쉽게 이슬로 변할 수 없게 되기 때문이다. 보통의 경우 고도가 높아지면 기압이 낮아지므로 100m 올라갈 때만다 이슬점은 약 0.2℃씩 내려간다.

공기의 온도와 이슬점의 온도가 같아지는 순간 대기 안의 수증기가 액화되기 시작한다.

 

이슬점에서는 물이 수증기로 변하는 기화 속도와 수증기가 물로 응결(액화)되는 속도가 같다. 

이슬점 온도 이하에서는 액화 속도가 기화 속도보다 빨라서 물방울이 생긴다.

응결된 물방울이 공기 중에 있으면 안개나 구름이 되고, 고체 표면에 맺히면 이슬이라고 한다.

 

이슬점은 공기 중의 수증기가 응축되어 액체 수분으로되는 온도와 공기 습도의 비율이다. 

안개, 여러표면의 물방울등으로 나타날 수 있다.

 

이슬점의 의미

• 공기가 냉각되어 응결이 시작될 때의 온도
• 포화 상태에 도달할 때의 온도
• 현재 수증기량과 포화 수증기량이 같을 때의 온도
• 상대 습도가 100%일 때의 온도

 

포화수증기량(Saturation vapor content)

 

공기가 최대한으로 수증기를 포함한 상태를 포화 상태라 한다.

 

포화수증기량 : 포화 상태의 공기 1㎥ 속에 포함된 수증기량(g)

즉 온도가 높으면 포화 수증기량도 높아진다.

포화수증기량은 온도에 의해서 달라진다.

 

포화 수증기량 곡선을 통해 이슬점, 응결량, 습도 등을 계산할 수 있다.

A는 20도의 온도에서 수증기량이 10으로 불포화상태를 의미하며, B는 10도의 온도에서 9.4의 수증기량이 포화 수증기량 곡선에 닫아서 이슬점이 된다.

불포화 공기 A를 포화시키는 방법으로는 첫번째, 공기 A의 온도를 B까지 낮추면 포화 수증기량곡선에 들어간다.

둘째, 수증기를 C 위치까지 공급해주면 포화상태로 들어가게 된다.

 

공기 A의 응결량을 계산한다면, "응결량 = 현재 공기 중의 수증기량 - 냉각된 온도에서의 포화 수증기량"이므로,

9.4g/㎥ - 4.8g/㎥ = 4.6g/㎥ 이 된다.

 

공기 A의 습도를 계산한다면, "습도 = 현재 수증기량 / 현재 온도의 포화 수증기량 x 100"이므로,

9.4g/㎥ / 17.3g/㎥ x 100 ≒ 54.3% 가 되는 것이다.

 

 

습공기선도(Psychrometric Chart)

 

 

건구온도가 20℃일때 건구온도에서 위쪽으로 수직선을 그리고, 상대습도가 50%인경우 상대 습도 곡선이 만나는 점을 보면 된다.

그 포인트에서 오른쪽으로 선을 연결하면 절대 습도를 알수 있다.

반대인 오른쪽으로 상대습도 100%의 점이 이슬점이 된다.

 

 

 

이슬점 온도 계산

 

이슬점 온도는 현재 온도와 상대습도에 의하여 계산이 가능하다.

이슬점 온도는 습도가 100%가 되면 현재 온도와 같아진다.

예로 현재 온도가 25℃이고 60%의 습도에서 이슬점의 온도는 16.7℃이다.

이 환경에서 16.7℃ 이하의 물체가 있다면 이슬이 맺게 된다.

 

공식화

온도와 습도를 사용하여 이슬점을 계산하는 경우 Magnus 공식을 이용하면 된다.

이슬점(dew point)는 T

_dp

, 온도는 T, 습도는 RH

위의 공식을 이용하여 이슬점을 계산할 수 있다.

이 공식에서는 2개의 상수가 사용되어진다.

b, c 상수 2가지가 사용된다.

• b = 17.62, c = 243.12℃ 인경우 -45℃ ≤ T ≤ 60℃ (오차율 ±0.35℃)
• b = 17.27, c = 237.7℃ 인 경우 0℃ ≤ T ≤ 60℃ (오차율 ±0.4℃)
• b = 17.368, c = 238.88℃ 인 경우 0℃ ≤ T ≤ 50℃ (오차율 ≤ 0.05%)
  b = 17.966, c = 247.15℃ 인 경우 -40℃ ≤ T ≤ 0℃ (오차율 ≤ 0.06%)

보편적으로 많이 사용하는 공식은

 

파이썬에서 예제

import math b = 17.62 c = 243.12 gamma = (b * bme280.temperature /(c + bme280.temperature)) + math.log(bme280.humidity / 100.0) dewpoint = (c * gamma) / (b - gamma) print(dewpoint)

 

간단한 근사값 계산방법

 

이슬점, 온도 및 상대 습도 사이의 변환을 허용하는 매우 간단한 근사값을 계산할 수 있다.

이 접근법은 상대 습도 50% 이상이면 약 ±1℃ 내에서 정확하다

 

 

 

참고

 

• Wikipedia : Dew point
• http://m.cornytech.com/board/view?id=notice&seq=729
• http://www.mykit.com/kor/ele/data_22/Humidity.htm#%EC%9D%B4%EC%8A%AC%EC%A0%90%20%EC%98%A8%EB%8F%84%ED%91%9C
• 신팀장의 측정기기 이야기
• 돌아온 섭이엄마 : 습공기선도 읽는법과 문제풀이