희박한 공기 중으로 사라지는 물

공기 건조의 이면에 숨어 있는 과학

아트라스콥코 렌탈의 좋은 것, 나쁜 것, 습한 것에 관한 블로그 게시물에서도 살펴본 것처럼 (압축) 공기 중에 함유된 수분과 응축물의 농도 증가는 실제로 문제가 될 수 있습니다. 무엇보다도 이러한 농도 증가는 인프라의 안전성, 성능, 효율성, 수명을 저해할 뿐만 아니라 최종 제품의 품질도 저해할 수 있습니다.

그러한 이유로 이 게시물에서는 물을 '사라지게' 하는 가장 일반적인 방법 중 하나에 대해 설명하고 있습니다. 보시다시피 그것은 마술이 아니라 100% 과학입니다.

2020년 4월 2일 (목)

상대 습도: 그 모든 것이 시작되는 출발점

평형 상태에서 수분을 제거하고 압축 공기 시스템의 공기에서 수분을 제거하는 것과 관련해 모든 것은 최초 공기 중 습도, 원하는 공기의 건조한 정도, 공기를 건조하는 데 걸리는 시간에 따라 좌우됩니다.

먼저 공기 중에 이미 존재하는 습기에 대해 이야기해 보겠습니다. 이러한 습기는 대체로 '상대 습도'라는 용어로 표현됩니다.

상대 습도(RH%)는 공기가 응축되기 전에 (주어진 온도와 압력에서) 공기 중에 포함될 수 있는 수분의 최대 함량이 차지하는 비율(%)을 나타냅니다. 다시 말해, 유리잔 속에 담긴 물이 넘치기 전 충만한 정도를 나타냅니다. 그러나 상대 습도는 공기 중에 존재하는 수분의 양을 나타내는 것이 아니라 공기가 계속 흡수할 수 있는 수분의 양 즉, 건조 용량을 나타냅니다! 예를 들어, 공장 내 주변 공기의 RH가 20%인 경우, 이는 사용자가 원하지 않는 곳에서 수분을 흡수하기 위해 사용할 수 있는 용량이 아직 80% 정도 남아 있음을 의미합니다. 아스트라콥코의 관점에서 볼 때 이 유리잔은 반쯤 채워진 게 아니라 반쯤 비어 있는 셈입니다. 그렇지 않으면 이 경우에는 유리잔의 4/5 정도가 비어 있습니다. 또한 연속적인 공기 흐름을 생성할 수 있다고 가정할 때 유리잔의 4/5 정도를 사용하면 평형 상태 및 시스템에서 물을 빼낼 수 있습니다.

이슬점: 도달하려는 목표

도달하려는 건조 수준은 대체로 이슬점으로 표현됩니다. 즉, 잔디에 맺힌 아침 이슬, 욕실 창문의 김 서림 또는 냉동실 벽면의 얼음처럼 특정 공기 중의 수분이 응축되는 온도를 나타냅니다.

공기 중의 습도가 높을수록 이슬이 맺히는 온도도 상승합니다. 공기가 건조할수록 이슬이 맺히기도 전에 도달해야 할 온도는 더욱 내려갑니다. 이러한 특성은 유의할 필요가 있는데 그 이유는 목표로 하는 특정 이슬점을 염두에 둘 경우 공기 건조를 위해 주입하는 공기의 습도 값이 같거나 (가능하다면) 더 낮아야 하기 때문입니다.

마지막으로 냉동실의 성에 제거를 예로 들어보겠습니다. 일반적으로 성에(즉, 얼어버린 이슬)를 제거하려면 성에를 녹이고 스펀지 같은 걸로 흡착한 후 남은 물기를 천으로 깨끗이 닦아 내야 합니다. 하지만 냉동실이 완전히 건조한 상태가 되었다고 판단하는 그때에 전원 플러그를 다시 꽂으면 어느새 새 얼음이 형성되기 시작합니다. 왜 그렇습니까? 냉동실에 '주입되는' 공기는 냉동실의 작동 온도보다 이슬점이 더 높기 때문입니다. 온도가 이슬점 아래로 떨어지면 공기 중에 함유된 소량의 습기조차도 응결하여 얼게 됩니다. 가정에서는 좀 성가신 정도의 성에가 생기겠지만 공정 배관 환경에서는 순전히 위험한 상황이 발생할 수 있습니다. 그 때문에 아트라스콥코 렌탈은 기본적으로 -40°C 이하의 이슬점에 도달하는 산업용 건조기를 사용하고 있습니다.

온도: 공정 처리 속도 향상

원하는 수준의 건조 상태에 도달하는 시간에 영향을 미치는 것과 관련해 우리가 갖고 있는 가장 중요한 무기는 온도입니다.

헤어 드라이어가 뜨거운 공기를 내보내는 이유가 뭔지 궁금한 적이 있다면 그 이유를 알려드릴까요? 공기 온도를 높이면 헤어 드라이어가 공기의 흡습 용량을 늘려 상대 습도를 낮춥니다. 그와 동시에 시스템에 투입되는 에너지가 증가하여 더 많은 수분이 증발하게 됩니다. 

그러나 단 한 가지 작은 문제가 있습니다. 가열이 계속되어 건조 과정을 가속화하는 동안 이러한 문제는 더 높은 수준의 건조 상태에 도달하는 데 도움이 되지 않습니다. 공기가 얼마나 뜨거워지든 간에 건조에 사용하는 공기의 이슬점보다 낮은 이슬점에 도달할 수는 없습니다.

순도: 비밀 성분

지금까지 우리는 건조기의 공기가 어떻게 습하고 건조하며 뜨겁고 차가워야 하는지 살펴보았습니다. 하지만 평형 상태에서는 매우 중요한 요소가 하나 더 있는데 그것은 바로 공기의 순도입니다!

여러 연구에 따르면 공기 중에 존재하는 입자 또는 에어로졸은 촉매로 작용하여 포화 상태를 유발하고 정상 수준보다 훨씬 높은 온도에서 응결을 유발할 수 있습니다. 즉, 오염되거나 찌든 저순도 공기는 수분을 유지할 수 있는 용량이 훨씬 더 줄어들게 됩니다. 또한 디젤 엔진이 깨끗할수록 스모그(smog) 발생량이 감소한 것처럼 공기가 깨끗할수록 공기의 흡습 용량은 더욱 증가하게 됩니다. 이러한 이유 때문에 아트라스콥코는 건조 공기에서 매우 효율적인 건조 공정을 위해 거의 모든 분진, 오일 에어로졸과 유증기를 제거하는 'Class 0' 수준의 무급유식 송풍기와 컴프레서를 제조합니다. 

다음 번에 공기 건조를 사용해 시스템과 장비에서 습기나 물을 제거할 때 실제로 도달한 건조 수준은 사용하는 공기의 이슬점에 따라 달라진다는 점을 기억하십시오. 또한 전체 작업을 진행하는 데 걸리는 시간은 공기의 온도와 순도에 따라 달라집니다. 물론 시간은 곧 돈과 같다는 교훈을 다시 떠올리지 않아도 될 것입니다.

건조한 상태의 100% 무급유식 압축 공기에 대한 아트라스콥코의 솔루션에 대해 자세히 알고 싶으신가요?

Tom Wouters

제품 마케팅 매니저 - 아트라스콥코 특수 장비 임대 사업부

희박한 공기 중으로 사라지는 물

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