압력과 노점

 

기체의 압력이 상승하면 노점은?

예를 들면 일정한 노점을 가진 임의의 기체를 대기압으로 센서에 공급할 경우아 압력 상태로 공급할 경우를 비교해 보겠습니다.
대기압에서 단위 체적 당 1,000ppmV의 수분이 포함되어 있었다면 이 기체를 대기압 보다 높여 그 체적을 반으로 압축하면 당연히 단위 체적 당 물 분자 수는 약 2배가 되게 됩니다.
그러므로 압력이 두배가 되면 대기압 상태에서 노점 센서내의 1%의 기공을 차지하던 수분이 당연히 2%를 차지하게 되고 이는 곧 노점이 높은 것으로 측정된다는 의미가 됩니다.



따라서 동일한 노점의 기체에 대해 기체를 대기압으로 만들어 센서를 설치하였을 때와 배관 압력에 설치하였을 때의 노점은 다른 값을 지시하게 되며 압력이 높아지면 노점이 높아지듯 지시치도 높게 표시되게 됩니다.

계기가 지시하고 있는 노점 온도란?

노점측정 계기가 표시하고 있는 노점 온도 (˚C 혹은 ˚F)는 센서가 설치된 곳 (Sample Cell 등)의 실제 압력 상태에서의 노점을 표시하게 됩니다.
만약 여러대의 압축 기체 출구에 설치된 계기의 센서 압력이 동일하지 않다면 단순한 노점의 비교는 의미가 없게 됩니다.
따라서 일반적으로 센서를 모두 대기압 상태로 설치하여 측정하고 대기압 상태의 노점으로 읽게 됩니다.
즉 대기압에서 -40˚C의 동일한 노점의 두가지 기체를 하나는 대기압 상태에 센서를 설치하고 하나는 대기압의 두배인 2026.5 mBar에 설치하였다면 전자는 -40˚C를 지시하나 후자는 -33.7˚C를 지시하게 됩니다.

따라서 압력 보상 기능이 없는 노점계기에서 센서를 압력 상태에 설치한 경우 환산 테이블이나 그래프를 이용하여 압력 상태에서 측정한 노점을 대기압 혹은 원하는 압력에서의 노점으로 환산을 하여야만 정확한 노점 측정이 가능하게 됩니다.

노점계기에서 (C, (F, ppmV, Lbs/cf, g/M³ 지시치의 의미

ppmV, Lbs 및 g/M³ 등의 단위는 모두 15˚C의 대기압의 이상적 기체를 기준으로 한 단위이므로 측정한 압력을 어떤 다른 압력으로 환산하고자 압력 보상 기능을 사용하더라도 그 지시치는 변하지 않고 일정하게 표시됩니다.
이는 이러한 체적이나 무게 단위는 항상 표준 상태(15˚C 1기압)를 표현하기 때문입니다.

따라서 모든 노점 표시는 센서가 설치된 곳의 압력만 보사을 하여 측정된 값을 15˚C 대기압에서의 노점온도, 부피, 무게값으로 환산하게 됩니다.
그리고 난 후 다른 압력에서의 노점으로 환산할 경우 노점 온도만 변환되고 부피나 무게 단위는 여전히 이상 상태에서의 값을 가지게 되므로 수치의 변화가 없게 됩니다.

즉 노점 온도인 ˚C 혹은 ˚'F의 경우는 어떤 센서 압력에서 측정하여 어떤 배관 압력으로 환산할 것이냐를 정하고 환산함으로 배관 압력 및 센서 압력에 대해 모두에게 영향을 받게 됩니다.

노점과 압력의 관계

일반적으로 기체 속에 포함된 수분의 함량을 측정하는 단위 중 널리 사용하는 단위가 노점 온도인 ˚C 혹은 ˚F의 노점 온도 (dew Point Temperature), ppmV, Lbs/MCF 및 g/M³ 등입니다.
단위에 관한 더 자세한 이해는 단위환산 S/W를 이용하시기 바랍니다.
여기서 노점 온도란 온도를 내렸을 때 결로가 생기는 점을 표시하므로 수분 함량의 많고 적음을 표현하는 방식이며, ppmV, Lbs/MCF 및 g/M³ 등은 항상 대기압으로 환산하여 표시하므로 수분의 절대량의 개념이라고 볼 수 있습니다.

우리에게 친숙하고 주로 사용하는 단위인 노점 온도란 기체 속에 임의 수분이 포함되어 있을 때 온도를 서서히 내리면 상대 습도가 점차로 올라가 어느 온도가 되면 상대 습도가 100%가 되어 결로가 생기게 되는 온도를 의미합니다.

이는 물이 어떤 기체속에 기화하여 존재할 수 있는 절대량은 온도에 비례하여 증가하기 때문입니다.
동일한 상황에서 압력을 올리게 되면 대기압에서는 포화에 미치지 않던 상대 습도가 점차 올라가게 되어 어떤 압력 이상에서는 결로가 발생하게 됩니다.

이는 물이 어떤 기체 속에 기화하여 존재할 수 있는 절대량은 압력에 반비례하기 때문입니다.
즉 압력이 높으면 노점이 높아지게 됩니다.

통상 노점이라 함은 대기압에서 값으로 환산한 값이므로 실제 결로가 생기는 온도가 압력하에서도 동일하리라고 잘못 이해하는 경우가 많습니다.

대기압에서의 노점과 다른 압력에서의 노점

대기압에서 측정된 노점을 그보다 높은 다른 압력하에서 노점이 얼마나 되는가는 아래 표와 같습니다.

1 bar	2 bar	3 bar	4 bar	5 bar	7 bar	9 bar	12 bar
-100	-96.5	-94.5	-92.9	-91.8	-89.9	-88.5	-89.9
-90	-86.1	-83.7	-82.1	-80.7	-78.7	-77.1	-75.4
-80	-75.6	-73.1	-71.2	-69.7	-67.4	-65.7	-63.6
-70	-65.2	-62.4	-60.2	-58.6	-56.0	-54.1	-51.8
-60	-54.7	-51.5	-49.3	-47.4	-44.6	-42.4	-39.9
-50	-44.2	-40.8	-38.1	-36.2	-33.1	-30.6	-27.9
-40	-33.7	-29.8	-27.1	-24.9	-21.4	-18.8	-15.8
-30	-23.1	-19.0	-15.8	-13.4	-9.7	-6.9	-3.5
-20	-12.6	-8.0	-4.6	-2.0	+5.9	+5.9	+10.1

위의 표에서 보는 바와 같이 1Bar에서 -70˚C의 노점인 기체가 압력이 7Bar에서는 -56˚C에 지나지 않게 됩니다.