습도(Humidity)

습도란?(Humidity)

 

습도는 공기 중에 포함되어 있는 수증기의 양 또는 비율을 나타내는 단위이며, 보통 습도라고 하면 상대습도를 말한다.

습도에서 말하는 수증기는 안개나 김과는 다르다.

안개나 김은 매우 작은 물방울로 이루어진 것으로 액체 상태이고, 수증기는 기체이다.

또한, 안개나 김과는 다르게 수증기는 눈에 보이지 않는다.

 

혼합기체에서 한 성분만이 전체 부피를 차지했다고 가정했을 때의 압력을 부분압력이라 하며, 공기 중 수증기의 부분압력을 수증기압이라 한다.

일정 부피의 공기에 포함하는 최대 수증기량은 같은 온도에서는 항상 같다.

이렇게 주어진 온도에서 일정 부피의공기에 포함될 수 있는 최대 수증기량을 포화수증기량이라 한다.

포화수증기량은 온도가 올라갈수록 높아진다.

 

습도의 표기의 종류

 

기준에 따라 3종류의 습도 표기가 있다.

상대 습도(Relative Humidity), 절대 습도(Absolute Humidity), 비습도(Specific Humidity)가 있다.

날씨 관련해서는 상대 습도(Relative Humidity)를 많이 사용함으로 습도라고 할때는 상대 습도를 의미한다.

 

상대습도(Relative Humidity, 단위 %)

 

상대습도는 수증기의 분압을 포화수증기압으로 나눈 것으로 정의된다.

즉, 상대습도 = 수증기 분압 / 포화 수증기압으로 쉽게 말해 공기가 최대로 품을 수 있는 수증기 양에 대해 현재 실제 포화된 수증기 양을 비율로 나타낸 것이다.

단위는 %를 사용한다.

  

 

RH = 현재공기중에 포함된 수증기량(g/kg) / 현재기온에서의 포화수증기량(g/kg) X 100

 

RH = 절대습도(AH) / 포화수분량(SMC) X 100

 

대기중의 수증기량이 일정해도(분자값) 온도가 변하면 포화수증기압이 변하므로 상대대습도가 변하게 된다.

예를 들면, 새벽에 최저기온이 나타날 무렵에 하루 중 최고 습도가 나타나기 쉬운 것은 주로 포화 수증기압의 변화에 의한 것이다.

 

기온이 높아질수록 품을 수 있는 수증기의 양은 늘어난다.

물론 수증기 양이 고정된 상태에서 기온이 높아질 수록 수증기의 분압도 올라가나 포화수증기압이 훨씬 더 높아지므로 상대 습도는 내려간다.

겨울에 실내가 건조해지는 것이 주로 이 때문이다.

실내(고정된 수증기)에서 난방으로 기온만 높이면 습도가 낮아지게 되는 것이다.

 

 

절대습도(Absolute humidity, 단위 g/㎥)

 

절대습도는 단위 부피당 포함된 수증기 양을 뜻한다.

즉, 절대 습도 = 수증기 질량 / 부피.

제일 낮은 수치는 수증기가 전혀 없을 때의 0g/㎥ 이며 제일 높은 수치는 정해져 있지 않다.

기온이 높아짐에 따라 공기 중에 포함될 수 있는 수증기 양이 늘어나기 때문이다.

 

고정된 부피의 용기 속에 갇혀 있지 않다면, 공기는 압력이나 온도가 변하면 부피도 변한다.

이 경우 같은 양의 공기에 같은 양의 수증기가 있더라도 절대 습도가 달라지게 된다.

이를 피하기 위해 습기가 없는 건조 공기(dry air)의 질량으로 수증기 양을 나누는 혼합비(mixing ratio)가 절대 습도 대신 사용하기되 한다.

• AH : 절대습도
• x : 수증기(kg)
• V : 건공기(kg) or 대기의 용적

절대습도는 상대습도를 알면 계산이 가능하다.

 

 

여기서 포화수증기량(SMC)의 단위는 g/㎥ 이다.

 

 

비습도(Specific Humidity)

비습도 혹은 비습은 일정 질량의 공기에 대한 수증기 질량의 비율이다.

비습도는 일정 양의 공기에 포함된 수증기 질량을 그 공기의 질량으로 나눈 것이다.

비습도 = 수증기 질량 / 공기 질량.

그런데, 이 "공기의 질량"에 수증기 질량을 포함시키는 정의가 있고, 제외시키는 정의가 있다.

우리나라 기상청에서는 공기 질량에 수증기 질량을 포함시키는 것으로 정의한다.

수증기 질량을 제외시키는 경우, 비습도는 혼합비와 같다.

 

혼합비

대기 중에 공존하는 수증기와 건조공기의 질량이며, 보통 1,000배로 표시한다.

즉, 1kg의 건조공기와 공존하는 수증기의 g수를 말한다.

 

식에서 W는 혼합비, P는 습윤공기의 전체 압력, e는 수증기의 분압, 0.622는 수증기와 건조공기의 밀도비와 같다.

혼합비는 수증기의 출입이 없으면 기압, 기온의 변화에 무관하므로 기단분석에 이용된다.

 

이슬점

 

수증기를 포함한 대기의 기압과 수증기량을 변화시키지 않고 기온을 떨어뜨렸을 경우, 수증기가 포화에 달할 때의 온도를 말한다.

자세한 내용은 이슬점(dew poiint) 참조

 

 

일변화

 

습도의 변화는 주로 기온 변화에 의해 생기기 때문에, 하루 중에 거의 규칙적으로 변화하며, 낮에는 낮고 밤이 되면 높아지는 경향이 있다.

상대습도의 하루 중의 변화는 기온의 일변화와는 정반대가 된다.

즉, 새벽에 습도가 가장 높아지고, 오후 2~3시에 최고기온이 나타날 무렵에 최저습도가 나타난다.

상대습도의 연변화는 지역적으로 차이가 있으나, 한국에서는 대부분의 지역이 우기인 7월에 80% 이상이 최고습도가 나타나며, 건조기인 1월을 중심으로 한 겨울철에 50~70%의 최저습도가 나타나고 있다.

 

상대습도는 그 때의 기온에 의존하는 것이지만, 대기 중의 수증기의 절대량을 수증기압이나 혼합비를 사용하여 조사하면 이것 또한 일변화를 나타내고 있다. 

그 변화는 지면으로부터의 증발이나 바람 등의 조건에 따라 달라지지만 여름철에는 일반적으로 오전 6시 전후에 수증기량이 가장 많아지고, 오후 2~3시에 극소를 나타낸다.

이에 반해 겨울철에는 오전 6~7시에 수증기량은 최저가 되고, 오후 3시경에 최고가 되는데, 일변화의 진폭은 겨울철에는 여름철의 1/2 이하가 된다.

 

 

참고

 

• 네이버 지식백과 : 습도
• 리그베다위키 : 습도