좋은 것, 나쁜 것, 습한 것

간단한 답변

(공기 같은) 기체는 압축이 가능하지만 (물 같은) 액체는 압축되지 않기 때문입니다. 따라서 정상적인 대기압에서 100m3의 공기를 그 크기의 1/8 또는 1/100에 불과한 공간에 압축하는 것은 완벽하게 가능하지만 그 안에 들어 있는 수분은 동일한 부피로 유지됩니다.

상세한 답변

압축 공기의 영향에 대해 논하기 전에 실제로 압축하는 것이 무엇인지 자세히 살펴볼 필요가 있습니다. 우리가 호흡하는 공기를 구성하는 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소와 그 밖의 기체 외에도 상당한 비율을 차지하는 성분이 하나 있는데 바로 수증기입니다. 그러나 주어진 부피의 공기가 마치 스펀지처럼 포화 상태에 이르기 전에 함유할 수 있는 만큼의 수증기만 존재합니다. 또한 공기를 압축할 때 수분 대 공기의 비율(체적비)은 대체로 포화점을 훨씬 넘는 수준으로 증가합니다. 그 결과, 응결 또는 공기가 습해지는 현상이 나타납니다.

공기의 습도가 다양한 요인에 따라 달라지는 과정

그중에서도 가장 중요한 요인은 공기 중에 함유된 수분의 양이 얼마나 되느냐입니다. 상대 습도는 대체로 현지 기상 패턴에 따라 변화합니다. 공기 중에 함유된 수분의 양은 온도와 압력에 따라 달라집니다. 예를 들어 해수면과 30°C(86°F)의 온도에서 주변 공기(대기)는 어느 곳에서든 중량 기준으로 최대 2.5%의 수증기를 함유할 수 있습니다. 따라서 공기 100m3당 3L의 수증기를 함유할 수 있습니다.

8:1의 적정한 공기 압축비를 적용할 때(즉, 100m3의 공기를 12.5m3로 압축할 때) 공기 중에 함유된 수분에 어떤 현상이 발생하는지 살펴보겠습니다.

앞서 언급한 바와 같이 공기 압축의 결과로 공기의 밀도가 증가했지만 수분의 최대 함량은 부피를 기준으로 할 때 항상 일정하게 유지됩니다. 즉, 공기의 부피가 12.5m3로 감소하면 동일한 온도에서 최초 3L의 물 중 1/8(즉, 375mL)을 수증기 형태로 수용할 수 있습니다(나머지 2.6L의 물은 액체 형태로 응결)에 담을 수 있습니다. 평균적인 가정 내 공기의 부피를 압축하면 아침에 마시는 차를 만드는 데 필요한 만큼의 물을 충분히 얻을 수 있습니다!

적정량의 물은 오히려 유익할 수 있습니다. 그러나 아무리 미미한 수준의 농도라도 습기는 인프라 및/또는 제품에 심각한 피해를 줄 수 있습니다. 가동 중인 시스템의 공기 중 함유된 과도한 수분은 다음과 같은 문제를 유발할 수 있습니다.

• 부식: 배관, 탱크, 그 외 금속 부품과 장비 처리 시 발생
• 오작동: 계장 및 제어 장치 내에서 발생
• 결빙 형성: 추운 날씨나 차가운 대기 중의 작동 조건에서 배관과 그 외 시스템이 막히는 현상이 발생(안전상 심각한 위험이 발생할 수 있음!). 
• 착색, 희석, 오염, 그 외 품질 문제: 최종 제품에서 발생
• 미생물 오염: 물이 있는 모든 곳에서는 대체로 (유해할 수 있는) 미생물이 존재합니다. 

어떤 조건이든 간에 현장에서 사용하는 압축 공기 내 수분의 존재를 우려할 만한 이유는 두말할 것도 없이 충분합니다.

다행히도 압축 공기 중 습기로 인해 발생하는 많은 문제들의 경우, 이를 방지할 수 있는 더 많은 기술을 마음껏 활용할 수 있습니다. 화재를 진압하는 가장 좋은 방법이 맞불인 경우가 많은 것처럼 이러한 기술 중 상당수는 응결 문제를 응결로 해결합니다.

냉각 후 (원심) 분리를 시작으로 냉장, 건조제를 이용한 건조 및/또는 흡착 건조에 이르기까지 이러한 기술들은 모두 압축 공기의 이슬점 증가 같은 문제를 해결책으로 전환하는 식으로 효과를 나타냅니다. 공기 중의 수분을 강제로 액침시키면 수분을 제거할 수 있습니다. 앞서 맨 처음 언급했던 것처럼 물에 젖은 스폰지의 물기를 짜내듯이 말이죠.

압축 공기가 습하다는 사실에 왠지 신경이 쓰인다면 흥분하지 마세요. Air Drying 101에 관한 다음 글에서는 더 쉽게 실행할 수 있는 일부 방법에 대해 자세히 알아볼 것입니다!