안녕하십니까 알에스코리아 정필승 대리입니다.
영업부 이야기 입니다.
해당 컨텐츠는, 영업 상담 및 미팅 과정에서 자주 설명되는 내용을 담을 예정입니다. 중에는 성공 사례도 있을 것이며 저희가 취급하는 측정기로는 불가했던 한계점 등등을 담아서 일종의 정보의 기록지로 만들 요량입니다. 물론 긴 상담을 블로그 포스팅 링크로 대처하는 역할도 하겠지 싶습니다. 이 서두는 영업부 이야기의 포스팅마다 동일하게 복사해서 붙여넣기 하는점을 양해 부탁드립니다.
오늘 안내드릴 내용은 다양한 산업환경에서 발생하는 수분 습도 분진 각종 흡착물을 어떻게 처리하는가 입니다. 해당 연구는 고온 수분 환경 ( 100℃ 내외 의 온도와 수분과 습도가 높은 환경) 에서의 측정을 위해 시작되었습니다.
|다섯번째 이야기| 안전한 가스 측정을 위해서 어떻게 수분과 습도를 제어하는가?
알에스코리아는 가스측정기 전문업체입니다. 산업안전용 가스측정기과 연소가스분석기 다양한 라인업을 취급하고 있습니다.
주로 사용하는 가스의 측정단위는 VOL% , ppm, ppb 등으로 부피에 관련된 단위입니다. 질량측정이 아닌 부피측정의 단위입니다. 외부 변수에 따라 가스의 부피는 변동합니다. 특히나 온도와 압력에 따른 변화가 아주 큽니다.
겨울철 타이어의 공기압이 낮아지는건 차가운 공기 때문에 가스의 부피가 줄어들기 때문이며, 탄산음료 병을 열면 취이익 소리와 함께 빠져 나오는 가스는 압력이 낮아져 CO2의 부피가 커졌기 때문입니다.
즉 가스의 부피는 온도에 비례하며, 압력에 반비례 합니다. 또한 고려해야할 환경요소는 수분, 습도 그리고 분진과 가스자체가 가지고 있는 흡착성 및 독성입니다.
가스 측정에 영향을 주는 주요 요소들
그렇기 때문에 가스측정기를 취급한다는 것은 단순히 취급장비 이해 뿐만 아니라 환경 전반을 이해하고 있어야 한다고 입이 닳도록 유저와 직원들에게 내용을 공유하고 있습니다.
오늘은 수분 습도 제어에의 사례를 순차적으로 설명드려고합니다.
|수분과 습도의 차이는 무엇인가
수분과 습도의 차이를 설명하라 하시면 바로 대답이 나오시는지요. 신입사원 교육을 하거나 대리점 교육을 할때 꼭 하는 질문입니다.
수분과 습도의 정의를 자세하게 설명할 수도 있지만, 간단하게 구분하자면 수분은 액체 즉 물이고 습도는 기체의 영역입니다. 우리 눈에는 보이지 않죠. 예를 들면 새벽에 끼는 안개는 수분입니다. 아주 작은 물방울 형태의 액체이기 때문에 눈에 보이는거죠. 요즘과 같은 장마철 우리는 건물을 나서자 마자 불쾌한 습도를 느끼게 됩니다 하지만 눈에 보이지 않습니다.
더 쉬운 예로는 발전소 굴뚝에서 나오는 수증기입니다. 양재대로를 달리다보면 수서역 인근에서 하루종일 구름을 내뿜은 굴뚝을 보실 수 있습니다. 수증기 즉 물이니 걱정하지 않으셔도 됩니다.
안개도 수증기도 모두 액체입니다.
습도를 이야기 하려면 또 절대 습도와 상대 습도를 이야기해야하는데 그러다간 포스팅이 아니라 논문이 되어 버릴 것을 우려하여 넘어가겠습니다. 일단 일상생활에서 이야기 하는 습도는 상대습도입니다. %RH 로 표기되죠 Relativity Humidity 의 약자입니다. 알고계시면 언젠가 아는척할 때 도움이 됩니다.
포스팅 일 기준의 날씨입니다. 습도가 84%에요 살려주세요 수족관에 있는 것 같습니다.
대기는 습도를 머금고 있습니다. 위에 언급한 개념 처럼 온도가 높아질 가스(대기)의 부피가 커지면서 머금을 수 있는 습도도 많아집니다. 이처럼 온도에 따라 공기가 가질 수 있는 최대의 수증기량을 #포화수증기량 이라고 합니다. 당연히 여름엔 더우니까 머금을 수 있는 수증기가 많고 겨울엔 추우니까 머금을 수 있는 수증기가 적습니다. 여름에 더 습한 이유입니다.
한껏 온도가 올라 잔뜩 습도를 머금은 공기상태에서 갑자기 온도가 떨어지면 어떨까요? 공기가 온도때문에 쪼그라 들면서 자리가 부족해지며 가지고 있는 수증기를 밖으로 토해냅니다. 그렇습니다. 이슬이 생깁니다.
새벽의 안개도 그렇고, 차가운 음료를 들고 덥고 습한곳으로 이동했을 때, 에어컨이 있는 사무실에서 안경을 쓰다가 밖으로 나갔을 때 생기는 그 물방울들입니다.
한글로는 이슬
한자로는 露: 이슬 로
영어로는 dew 라고 합니다.
아래 사진과 같이 온도별 포화수증기량 곡선을 통해서 상대습도의 개념과 이슬점, 응결되는 수분의 양 등을 고려할 수 있습니다.
이슬점 그래프 영어로는 dew point 입니다.
우리가 평소에 즐겨 마시는 참이슬은 모태인 진로 -참 眞(진) 이슬 露(로) -소주를 한글로 풀어낸 진짜 이슬이라는 뜻이 되겠습니다. 그런데 알콜을 탄 희석식 소주 주제에 어떻게 진짜이슬이라는 표현을 쓰는지는 아쉬운 마음이 있습니다.
신난김에 몇가지 더 말씀드리면 마운틴 듀 mountain dew 라는 녹색의 음료 또한 한국말로 하면 산이슬이 되겠네요, 혹시 그래서 음료를 녹색으로 만든건가 하는 생각이 듭니다.
그렇다면 양희은 선생님의 아침이슬은 한자로 따지자면 조로 라고 부를 수 있겠습니다.
좌측부터 진로 산로 그리고 조로입니다.
이번 목차에서 가장 중요한 결론은 수분은 액체, 습도는 기체라는 점 입니다.
|수분과 습도는 측정에 어떠한 영향을 끼치는가
센서 사양표를 공부하다보면, 일반적으로 산업안전 및 분석용 측정기에 사용되는 가스센서 (EC NDIR CaTaL PID) 등의 원리는 생각보다 습도가 측정 정확도에 큰 영향을 주지 않습니다. 문제가되는 것은 습도자체가 아니라 습도가 응결되어 수분이 되었을때 액체가 기기에 직접적으로 침입하면서 발생할수 있는 전기적 단선이나 기판의 부식 등이 기기 수명에 큰 문제를 야기할 수 있다는 점이죠. 당연히 액체상태인 수분의 침투도 경계해야합니다.
위에 이야기가 사설로 장황했던 것에 비해선 단촐한 문단입니다.
|수분과 습도를 어떻게 제거하는가 (이론편)
오래 기다리셨습니다. 그래서 이제 연구의 과정과 솔루션을 기재할 내용입니다. 이정도면 2~3편으로 나눌걸 그랬습니다.
결론부터 이야기 하자면 원리는 간단합니다.
- 응축수 트랩을 이용한 응축수 분리 후 배출
- 쿨러를 이용하여 노점을 변경시켜 강제로 수분 응결 후 배출
그 과정을 사진과 함께 설명드리겠습니다.
100℃ 내외의 가스 배출단입니다. 이미 습도는 포화상태이고 경우에 따라서 수분(액체)도 존재합니다. 테스트 포트에 연결된 프로브를 따라서 상온을 거쳐 측정기로 가는 과정에서 온도가 떨어지며 떨어진 온도의 노점에 맞추어 응축수가 발생합니다. 함체에 구성되어있는 펌프를 통해서 응축수가 빨려서 들어오고 1차 응축수 필터에 고이게 됩니다. 이때 전처리 함체 내부에 있는 가스는 온도가 충분히 낮아졌지만, 습도를 가득 머금은 상태라고 볼 수 있습니다.
응축수를 걸러내고 상온수준으로 내려온 습한 공기를 전용의 쿨러로 공기를 강제 냉각시킵니다. 해당 쿨러는 목표 온도를 설정할 수 있으며 내부에 공기가 머무를 수 있는 공간을 두어 가스를 충분히 냉각시킵니다. 상온 수준이 된 가스의 온도를 더 떨어드려 공기 내의 습도를 강제로 응결시킵니다.
쿨러를 지나 후단 샘플링 라인으로 빠져나온 공기는 다시 외부 온도로 상승하게 됩니다. 그럼 그래프와 같이 가스는 수분이 불포화된 건조한 상태로 측정기로 가는 원리입니다.
번호를 붙여서 한번 더 설명드리겠습니다.
- 100℃ 의 수분 습도를 머금은 가스가 상온으로 이동한다.
- 스택 가스와 상온의 온도차 때문에 물이 발생하며 해당 물은 워터트랩에 고인다.
- 2번 포인트의 가스는 펠티에 쿨러로 이동하여 상온 이하로 강제 냉각시킨다.
- 25℃ 포화점에 있던 가스가 다시 온도가 내려가며 2차로 응축수가 발생한다.
- 펠티에 쿨러 후단으로 배출되는 가스는 샘플링 라인을 타고 다시 상온으로 올라간다.
- 상온상태의 불포화 건조공기가 측정기에 진입하여 안전한 측정이 이루어진다.
|수분과 습도를 어떻게 제거하는가 (실험편)
수비드 머신으로 풀드포크를 만들면 맛이 좋습니다.
이론을 현실화 하기 위한 테스트 보드를 구성했습니다. 회사 내에 스택을 가져다 놓을 수 가 없으니 가급적 고온 다습한 환경을 만들기 위해 집에 있는 수비드 머신을 가지고 왔습니다. 수온 80℃ 로 맞추고 24시간 가동을 하니 가스 온도도 그에 준하여 높하지며 원하는 대로 수증기가 발생합니다.
- 원활한 배수가 이뤄지는가
- 배수중 어떻게 가스의 유실을 최소화 하는가
- 충분한 제습시간을 확보하기 위한 샘플링 라인의 길이와 펌프의 유량
- 샘플링 라인의 종류에 따른 변화
등 예상할 수 있는 변수를 정하고 장기간 테스트를 진행하였습니다. 디테일 결과는 공유하지 않겠습니다.
날씨에 따른 함체내 온도 변화나 동파 방지등 외부요인으로 인한 변화를 확인하기 위해서 옥외테스트를 진행했습니다. 전구는 잘보이기 위함이 아니라 내부 온도 관리를 위한 테스트 였습니다. 누군가 전처리기 크리스마스 에디션이냐고 물었지만 따로 대답은 하지 않았습니다. 발견된 문제를 개선해가면서 프로토 타입을 만드는데 성공했습니다.
해당 구성으로 현장에 방문하여 몇차례의 테스트를 거쳤고. 기대했던 성능이 확인이 되었습니다. 길고긴 연구와 싸움이었습니다.
|마치며
마침내 완성된 완제품입니다. 고온 다습한 환경에 최적화되어 부정확한 측정 그리고 잦은 고장이 발생하는 환경에서의 활약을 기대하고 있습니다.
해당 구성의 원리는 생각보다 복잡하지 않습니다. 이렇게 길게 쓰여질 포스팅도 아니라고 생각합니다. 다만 이야기 하고싶은 것은 저희 알에스코리아는 조금더 나은 솔루션을 제공하기 위해서 항상 공부하고 개선하고 노력하고 있다는 점을 이야기하고 싶었던 것 같습니다.
오늘의 포스팅에서 힌트를 얻어 유사품이 나와도 상관 없습니다. 그래봐야 결국 노점을 이용한 환경제어일 뿐이라 대단한 기술이 들어간 것도 아닙니다. 다만 음식점에서 사먹는 것과 집에서 만들어 먹는 것이 맛이 다르듯, 더 많은 재료와 정성이 들어간 제품이라 생각합니다.
알에스코리아는 가스측정기 전문업체로서 가스뿐만 아니라 다양한 환경계측기를 취급하고있습니다. 제품 시연, 제품 데모, 미팅이 필요하시면 언제든 위 명함으로 평일 근로시간 기준 연락 주세요 전국 출장 가능합니다.