스프링클러와 태풍의 공통점은?

제12기 국민참여기자단/강주은 점점 더워지는 날씨가 피부를 울리는 6월입니다. 여러분은 어떤 방법으로 더위를 이겨낼 수 있을까요? 차가운 음료를 마시거나 선풍기를 틀거나 물놀이를 가는 등 여러 가지 방법이 있다고 생각합니다. 정원에 물을 뿌리는 방법을 사용한 적이 있습니까? 아니면 도로 위에 설치된 스프링클러를 보셨을지도 모릅니다. 그런데 이 스프링클러가 더위를 쫓는 원리와 태풍의 에너지원이 같다는 공통점이 있다는 거 알고 계셨나요? 그 공통점, 바로 ‘잠열과 현열’에 대해 알아보겠습니다!

출처 = 안스플래시相 상변화와 잠열!잠열과 현열에 대해 설명하기 전에 먼저 상변화에 대해 알아보겠습니다. 간단하게 비유하자면, 여러분 앞에 얼음이 있다고 합니다. 얼음은 녹으면 물이 되고 물이 끓어서 수증기가 된다는 사실은 여러분도 일상 속에서 경험해보셨을 거예요.

물의 다양한 상/출처=기면제작상 변화에서의 ‘상(상, phase)’은 고체, 액체, 기체와 같은 어떤 물질이 화학적, 물리적으로 같은 성질을 보이는 상태를 말합니다. 위 그림에서 얼음은 고체, 물은 액체, 수증기는 기체로, ‘상변화’는 얼음이 물로, 물이 수증기로, 혹은 그 반대와 같이 다른 상태로 변화하는 과정입니다.

상온에서 물의 시간에 의한 상변화 과정/출처=장비 제작상 변화가 일어나려면”열”이 필요합니다. 왜요? 물질을 구성하는 분자의 운동 상태가 서로 다르게 다르기 때문입니다.분자 운동 속도:고체. 액체>기체 분자는 열을 받으면 분자 운동이 빨라집니다. 분자끼리 결합하는 힘을(물의 경우 수소 결합) 넘게 운동이 강해지자 일부 분자가 탈출하게 됩니다만, 이렇게 서로 변화가 발생합니다. 상변화 과정에서 주변에서 흡수하거나 방출한 열이 잠열( 숨은 열, 잠열, latentheat)입니다! 위의 그래프에서 특이한 점을 발견했어요? 시간이 지나도 온도가 올라가지 않는 수평 구간이 있습니다. 이 때 잠열을 흡수하거나 방출합니다. 처음 정원에 물을 뿌린 적이 있거나 도로 위에 스프링클러를 본 적이 있는지 물어 봤어요. 어느 현상도 숨은 열을 이용한 것입니다. 물을 뿌린 후 수증기에서 계속 변화(증발) 할 때 잠열을 흡수 하는데, 이때 물이 주변의 열을 흡수하고 주변은 열을 빼앗기고 시원한 됩니다!⠀ 숨은 열 그리고 감열!잠열은 상변화 과정에서 흡수 또는 방출되는 열임을 알았습니다. 그런데 이러한 잠열와는 반대로 서로 변화에 영향을 주지 않지만 우리가 느낄 수 있어 온도계로 측정할 수 있는 “감열( 느낀 열, 감열, sensibleheat)”이 있습니다. 위에서 바라본 물의 상변화 그래프에서 보면 수평 구간에서는 없는 부분에서는 감열이 얼음 혹은 물의 온도를 높이고 있습니다.숨은 열과 감열의 공통점을 조사하면, 잠열과 감열은 모두 수송(이동)이 가능합니다. 지표면과 대기 사이의 열 교환이나 대기 중 열 이동이 숨은 열과 감열 형태로 이뤄집니다. 그리고 물이 증발하거나 수증기가 응결하면서 흡수 혹은 방출되는 잠열의 양이 전도와 대류의 감열의 양보다 많다고 합니다. ⠀ 태풍과 잠열! 숨은 열은 몇가지 기상 현상의 발생 과정에서도 나타납니다. 오늘은 그 중에서도 태풍과 잠열에 대해서 전합니다. 맨 앞에서 도로상의 스프링클러의 원리와 태풍의 에너지원의 공통점이 숨은 열이라고 말씀 드렸지만. 태풍으로 숨은 열은 어떻게 나타날까요.

2018년 9월 태풍”콘리”/출처=기상청 일기 누리 날씨 영상-위성-사례 영상 태풍이 발생하기 위한 여러가지 조건 중 하나는 수온이 26℃ 이상의 해면에서 발생한다는 것입니다. 즉 저위도의 바다 아니면 안 되지만 위도는 5도 이상의 바다 아니면 안 됩니다. 이때 수면에서 숨은 열을 흡수하는 증발이 발생하고 공기 중에 수증기가 공급됩니다. 이 수증기는 상승 기류를 타고 오르면서 적란운을 발생시킵니다. 적란운을 만들 때 수증기가 응결하고 다시 숨은 열을 방출하게 됩니다만, 이 숨은 열이 주변의 공기를 데워서 상승 기류를 발생시킵니다. 결국 상승 기류를 발생시키고 대류 구름을 만들어 태풍이 강하게 발달합니다. 그 후 엄청난 양의 열 에너지를 가지고 태풍은 고위도로 올라갑니다. 고위도로 올라갈수록 점차 바닷물 온도가 낮아지면서 수증기와 숨은 열의 공급이 저위도 정도 발생하지 않고 다른 여러 이유도 함께 작용하고 결국 태풍이 소멸하게 됩니다. ▼ 태풍은 어떻게 발생할까요? 더 자세히 알아보세요~▼

태풍 이동 시 태풍이 가득 포함되어 있던 열에너지는 저위도에서 고위도로 수송됩니다. 태풍의 중요한 역할인 열수송이 발생합니다. 저위도에서 고위도로의 열수송은 매우 중요한 현상입니다. 태풍과 같이 열수송을 하는 대기대순환과 함께 열수송이 중요한 이유를 아래 우편함에서 확인하실 수 있습니다.▼▼ 대기의 순환과 역할 ▼▼

대기의 순환과 역할 대기의 순환과 역할 <출처:pixabay> 대기의 순환 지구의 대기는 코류마키에서… blog.naver.com

오늘은 잠열에 대해서 말씀드렸습니다. 일상 속에서 쓰던 더위를 쫓는 방법이 사실 여름철 주요 기상 현상인 태풍에서 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 더운 여름이 찾아온 만큼 냉방기로 적절한 온도를 유지하거나 시원한 소재의 옷을 입거나 혹은 찬물을 몸에 담그고 잠열을 이용해 더위를 이겨내는 것은 어떨까요? 아래의 포스트를 참고하시어 시원한 여름 보내세요!▼▼폭염 대책, 체온을 낮추는 시원~ 방법을 찾다 ▼▼

[폭염/더위 대책] 폭염 대책, 체온을 낮추는 서늘한~ 방법!봄이 지나면 여름과 함께 찾아오는 더위 6~7월이면 오호츠크해고기압과 북태평양고기압이 한반도 부근…blog.naver.com[폭염/더위 대책] 폭염 대책, 체온을 낮추는 서늘한~ 방법!봄이 지나면 여름과 함께 찾아오는 더위 6~7월이면 오호츠크해고기압과 북태평양고기압이 한반도 부근…blog.naver.com내용출처 두산백과: 상, 상, 상, 변화기상학백과: 숨은열, 현열대기과학개론(민경덕, 1999, 시그마프레스) 대기과학(Frederick K. Lutgens 외, 2016, 시그마프레스) 지구과학개론(한국지구과학회, 2005, 교학연구사) 기상청 국가태풍백과기상청 블로그 ‘태풍의 생성과 소멸’ 사진출처 안스플래시기상청 날씨누리내용출처 두산백과: 상, 상, 상, 변화기상학백과: 숨은열, 현열대기과학개론(민경덕, 1999, 시그마프레스) 대기과학(Frederick K. Lutgens 외, 2016, 시그마프레스) 지구과학개론(한국지구과학회, 2005, 교학연구사) 기상청 국가태풍백과기상청 블로그 ‘태풍의 생성과 소멸’ 사진출처 안스플래시기상청 날씨누리