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제습기 틀면 불쾌지수 낮아지는 까닭은

온라인 중앙일보 2014.07.16 23:30
2014 브라질 월드컵에서는 ‘쿨링 브레이크’ 규정이 도입됐습니다. 날씨가 더운 브라질의 특성을 반영해, 전·후반 경기 시작 30분 후 주심의 결정에 따라 3분 가량 쉬는 시간을 주는 제도죠. 때로는 기온이 그리 높지 않은데도 선수들이 비 오듯 땀을 흘리기도 합니다. 소중 친구들도 기온이 그렇게 높지 않은데도 끈적거리고 덥다고 느낀 적이 있지요? 비 오는 날에는 기온이 조금만 높아도 활동하기 불편하고, 불쾌하다는 느낌이 들지요.


[김동건 선생님과 함께하는 과학실험]
간이 건습구 습도계 만들기

오늘은 그 이유를 실험으로 알아보겠습니다.



원리 들여다보기 습도



지구에는 공기로 된 대기층이 있어 우리가 숨을 쉴 수 있다. 땅 위 1.5m 높이 공기의 온도를 기온이라고 한다. 공기 속에는 질소·산소·아르곤·이산화탄소·수증기 등 여러 종류의 기체가 뒤섞여 있다. 수증기는 물이 기체의 형태로 변한 것이다. 즉, 공기에는 물이 들어 있는 셈이다. 공기 속 수증기의 양을 수치화한 것이 습도다. 습도는 우리 생활과 밀접한 관련이 있다.



이번 시간에는 어려운 계산 없이 습도를 알아낼 수 있는 간이 건습구 습도계를 만들어 보자. 온도계 두 개만 있으면 습도계를 만들 수 있다. 먼저 습구 온도계를 만들어야 한다. 거즈와 물이 든 컵을 이용해 구부(온도계의 끝의 붉은색 액체가 담겨 있는 부분)를 젖은 상태로 유지하게 만들면 습구온도계가 된다. 반대로 구부가 마른 상태로 기온을 측정하면 건구온도계가 된다. 이 두 가지 온도계와 표 하나만 있으면 손쉽게 습도를 알 수 있다.



젖은 손수건을 덮고 바람 쐬면 더 시원해 액체상태의 물은 기체로 증발하면서 주위의 열을 흡수한다. 선풍기 앞에 서서 한 쪽 팔에만 젖은 손수건을 올려놓고 양 팔에 바람을 쐬어 보자. 젖은 손수건을 올린 팔과 올리지 않은 팔 중 어느 쪽이 더 시원한가? 아마 젖은 손수건을 올려놓은 팔일 것이다. 젖은 손수건의 물이 증발하면서 팔의 열을 빼앗아 갔기 때문이다. 젖은 손수건을 올려놓은 팔이 습구온도계, 아무것도 올려놓지 않은 팔이 건구온도계에 해당하는 셈이다. 그래서 같은 장소에서 기온을 측정하더라도, 습구온도계는 항상 건구온도계보다 낮은 수치를 나타내게 된다.



그러면 이 원리를 습도와 연결해 보자. 건조한 날에는 공기 중의 수증기량이 적기 때문에 습구온도계의 물이 더 잘 증발할 것이다. 증발한 물의 양이 많으면 습구온도계의 온도는 많이 내려가지만 건구온도계는 물의 증발에 영향을 받지 않으므로 온도가 거의 변하지 않는다. 결국 건구온도와 습구온도의 차이가 커질수록 물의 증발이 많이 일어나는 건조한 날씨인 셈이다. 이 수치를 미리 측정한 습도표와 대조해 습도도 알아낼 수 있다.



예시로 주어진 실험과정 사진의 온도를 이용해 습도를 찾아보자. 실험 4번 사진을 보면 습구온도가 22℃, 건구온도가 26℃이므로 습도표에서 건구와 습구의 온도차(26℃-22℃=4℃), 습구온도 22℃가 만나는 곳을 찾으면 습도가 71%임을 알아낼 수 있다.





체감 온도 좌우하는 공기 중의 물 이제 기온이 높지 않은 날에도 덥다고 느끼는 이유를 생각해 보자. 우리 몸은 더워지면 체온을 낮추기 위해 땀을 흘리게 된다. 날씨가 건조해서 땀이 잘 증발하면 체온이 쉽게 내려가지만 날씨가 습하면 땀이 잘 증발하지 않아 체온도 내려가지 못한다. 그래서 덥다고 느끼는 것이다. 우리가 느끼는 더위는 기온 뿐만 아니라 습도와도 밀접한 관련이 있는 셈이다. 무더운 여름이면 등장하곤 하는 ‘불쾌지수’라는 수치도 온도와 습도를 모두 고려해 사람이 체감하는 더위를 표현한 것이다. 여름철에 집 안의 습도를 낮추기 위해 제습기나 에어컨의 제습기능을 사용하면 시원하게 느껴지는 것도 그러한 이유에서다. 건습구 습도계를 만들어 여러 장소의 습도를 측정해보고 더운 여름을 시원하게 날 수 있는 방법도 생각해보자.



글=김동건(선린중학교 과학교사), 사진=장진영 기자









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