제습기의 원리가 어떻게 되나요?

공기 외에도 각종 기체 속에 포함되어 있는 습기를 제거하여 건조하게 만드는 과정을 모두 제습이라 할 수 있지만 일반적으로 제습기라 하면 이렇게 공기 중의 수분 제거를 목적으로 하는 것을 말합니다. 예전에는 공장에서나 제습기를 썼지만 요즘은 가정에서도 습도를 조절하기 위해 제습기를 많이 사용하는 추세입니다. 제습기는 공기 중의 습기를 직접 제거함으로써 상대습도를 줄입니다.

제습기 내부의 제습과정

제습기가 공기 중의 습기를 제거하는 방식은 냉각식과 건조식으로 나눌 수 있습니다. 건조식은 화학물질인 흡습제를 이용하는 방식인데, 가정에서 사용하는 제습상품과 같이 공기 중의 습기를 직접 흡수하거나 흡착시킵니다.
흡습제가 습기를 더 이상 흡수하지 못하면 흡습제를 다시 가열해서 이 때 분리되는 습기를 제습기 바깥으로 내보내 다시 흡습제를 사용할 수 있습니다. 이러한 방식은 밀폐된 공간에서 소량의 수분을 제거하는 데 유용합니다. 흡습제에는 수분을 흡착하는 능력이 뛰어난 다공성 물질인 실리카겔(silica gel), 알루미나겔(alumina gel), 몰레큘러시브(molecular sieves) 등이 있습니다.

냉각식 제습기는 공기 중의 수증기를 물로 응축시켜 습기를 조절합니다. 수증기를 응축시키기 위해서는 이슬점 이하로 공기의 온도를 내려야 합니다. 때문에 냉각식 제습기는 냉각을 위해 에어컨과 같이 냉매를 이용합니다.
프레온 냉매는 여러 종류가 있는데, 제습기에는 R-22가 사용됩니다. 습한 공기를 팬을 이용해 빨아들인 뒤 냉매를 이용한 냉각장치(증발기)로 통과시킵니다. 냉각장치를 통과하면 공기의 온도가 낮아지고, 공기가 이슬점에 도달해 공기 중의 수증기가 물로 변해 냉각관에 맺혀 물통에 떨어져 모입니다.
찬물을 담은 컵의 표면에 물방울이 맺히는 것과 같은 원리인 셈이죠. 습기가 제거된 건조한 공기는 응축기를 거쳐 다시 덥혀진 후에 실내로 방출되고 상대습도가 높을수록 공기 중의 수증기가 물로 변하기 쉬워 제습에 효과적입니다.

출처 : https://m.terms.naver.com/entry.nhn?docId=3570022&cid=58885&categoryId=58885

우리나라 여름은 수은주가 높이 올라가 더울 뿐 아니라 습도 또한 높아 견디기 어려울 때가 많다. 습도가 높으면 사람이 느끼는 불쾌지수가 높아지고 건강에도 좋지 않다. 실내 습도가 높으면 곰팡이가 피기 쉽고 좀이나 벼룩, 바퀴벌레 같은 유해한 벌레들도 습도가 높은 환경을 좋아한다.

습도에는 절대습도와 상대습도가 있는데, 불쾌지수를 따질 때의 습도는 상대습도(RH: relative humidity)를 말한다. 절대습도는 말 그대로 공기 중에 포함된 절대적인 수증기의 양을 말하고, 상대습도란 상대적인 습도, 즉, 현재 온도의 포화수증기량 1) 에 대한 대기 중의 수증기량을 말한다.

일기예보에서 말하는 습도는 상대습도를 말한다. 쾌적한 실내를 위해서 상대습도를 40~60%로 유지하는 것이 좋다. 포화수증기량이 많아지거나 대기 중 수증기량이 적어질수록 상대습도는 낮아진다. 포화수증기량은 온도에 따라 높아지게 마련이므로, 공기를 가열하면 포화수증기량을 늘일 수 있고, 이에 따라 상대습도를 줄일 수 있다.

또한 공기 중의 습기를 직접 제거해도 상대습도를 낮출 수 있다. 제습기는 이러한 방식으로 상대습도를 조절하여 쾌적한 공기를 만드는 기계이다.

공기 중의 습기를 제거하는 방식

공기 외에도 각종 기체 속에 포함되어 있는 습기를 제거하여 건조하게 만드는 과정을 모두 제습이라 할 수 있지만 일반적으로 제습기라 하면 이렇게 공기 중의 수분 제거를 목적으로 하는 것을 말한다. 예전에는 공장에서나 제습기를 썼지만 요즘은 가정에서도 습도를 조절하기 위해 제습기를 많이 사용하는 추세이다. 제습기는 공기 중의 습기를 직접 제거함으로써 상대습도를 줄인다.

제습기 내부의 제습과정

제습기가 공기 중의 습기를 제거하는 방식은 냉각식과 건조식으로 나눌 수 있다. 건조식은 화학물질인 흡습제를 이용하는 방식인데, 가정에서 사용하는 제습상품과 같이 공기 중의 습기를 직접 흡수하거나 흡착시킨다.

흡습제가 습기를 더 이상 흡수하지 못하면 흡습제를 다시 가열해서 이 때 분리되는 습기를 제습기 바깥으로 내보내 다시 흡습제를 사용할 수 있다. 이러한 방식은 밀폐된 공간에서 소량의 수분을 제거하는 데 유용하다. 흡습제에는 수분을 흡착하는 능력이 뛰어난 다공성 물질인 실리카겔(silica gel), 알루미나겔(alumina gel), 몰레큘러시브(molecular sieves) 등이 있다.

냉각식 제습기는 공기 중의 수증기를 물로 응축시켜 습기를 조절한다. 수증기를 응축시키기 위해서는 이슬점 2) 이하로 공기의 온도를 내려야 한다. 때문에 냉각식 제습기는 냉각을 위해 에어컨과 같이 냉매를 이용한다.

프레온 냉매는 여러 종류가 있는데, 제습기에는 R-22가 사용된다. 습한 공기를 팬을 이용해 빨아들인 뒤 냉매를 이용한 냉각장치(증발기)로 통과시킨다. 냉각장치를 통과하면 공기의 온도가 낮아지고, 공기가 이슬점에 도달해 공기 중의 수증기가 물로 변해 냉각관에 맺혀 물통에 떨어져 모인다.

찬물을 담은 컵의 표면에 물방울이 맺히는 것과 같은 원리인 셈이다. 습기가 제거된 건조한 공기는 응축기를 거쳐 다시 덥혀진 후에 실내로 방출된다. 상대습도가 높을수록 공기 중의 수증기가 물로 변하기 쉬워 제습에 효과적이다.

에어컨으로 제습기의 효과를

가정용 제습기 <출처: Wikipedia>

이러한 제습기의 원리는 에어컨과 비슷하다. 다만, 에어컨에는 응축기가 실외기의 형태로 외부에 분리되어 있는데, 제습기는 응축기가 본체에 같이 붙어 있는 점이 다르다. 에어컨은 증발기를 통과해 차가워진 공기를 그대로 방 안으로 배출하는데 역시 이 때 습기가 제거된다.

응축된 물은 관을 통해 외부의 실외기에서 배출된다. 반면에 제습기는 증발기를 통과해 냉각된 공기가 응축기를 통과한 다음 건조하고 약간 온도가 올라간 상태로 실내로 배출된다. 제습기와 에어컨이 비슷한 원리로 작동하기 때문에 에어컨의 제습 기능을 이용하여 제습기 대용으로 사용할 수 있다.

에어컨은 작동 시 기본적으로 제습의 기능을 수행한다. 그러나 요즘의 에어컨을 보면 제습 운전이라는 기능을 따로 가지고 있는 경우가 많은데, 에어컨의 냉방 운전과 제습 운전은 냉각 사이클 상의 기본적인 점은 같다.

다만 제습 운전을 할 때는 실외기의 작동 시간을 조절하여 실내의 공기가 너무 차가워지는 것을 막는다. 실내 온도 조건에 따라 실외기가 작동할 때는 실내로 차가운 바람이 나오게 하고 실외기가 작동하지 않을 때는 실내로 선풍기 바람과 같은 바람만 나오게 하여 전체적으로 차가운 공기가 배출되는 시간을 줄이는 것이다.

제습기는 에어컨에 비해 전력을 적게 쓰기 때문에 유지비가 적게 드는 장점이 있다. 10평형 정도를 비교할 때 에어컨의 소비전력은 1,6001,800W정도이고, 제습기는 200600W 정도이다. 최근의 제습기는 필터를 이용한 공기 정화 기능, 물통이 꽉 차면 자동으로 운전을 정지하는 만수 정지 기능, 습기를 제거한 바람으로 의류 및 신발을 건조하는 기능을 갖추는 등 다양하게 변모하고 있다.

제습기의 용량은 국내 KS표준환경기준에 의거하여 온도 27℃, 상대습도 60%의 실내조건에서 24시간 연속 가동할 때 제거되는 습기(응축수)의 양으로 나타낸다. 가정용으로 사용되는 제습기의 용량은 보통 6L10L이다. 일반적으로 이와 같은 이론적인 능력에 대해 7085%의 능력으로 가동된다고 볼 수 있다.

이러한 유형의 제습 외에 전자식으로 제습을 하는 기기들도 찾아볼 수 있다. 전자식 제습은 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용한 열전냉각 방식으로 작동한다. 펠티에 효과는 다른 두 금속의 양 단면을 서로 연결하고 전기를 통하게 하면 그 양 단면에서 발열과 냉각이 동시에 일어나는 현상이다.

전자 제습기는 이 효과를 적용한 열전반도체 소자를 사용하며, 냉각되는 금속판 쪽에서 공기 중의 수증기가 응축되어 밖으로 배출된다. 이러한 전자 제습기는 소음이 없고 소형화가 가능해 카메라나 보청기와 같은 정밀기기의 보관을 위한 제습함에 이용된다.