안녕하세요. 더 업그레이드된 ‘탐정력’으로 돌아온 으쓱(ESG) 탐정사무소 인턴 달수입니다. 제가 요즘 기흥/화성캠퍼스 주변에 나타나는 흰 구름의 정체에 대해 조사하고 있는데요. 지난 시간 흰 구름이 깨끗한 수증기로 만들어졌다는 사실을 확인한 데 이어, 이번엔 자주 받는 질문들에 대해 준비해봤어요. 이름하여 ‘달수의 콜센터’, 시작해 볼까요?

Q1. 장마철에 유독 구름이 잘 보이는 이유는 무엇인가요?

첫 번째는 많은 분들이 공감하실 만한 내용입니다. 여름 장마철만 되면 구름이 유독 많이 보인다는 제보인데요.

이는 ‘포화 수증기량’을 먼저 이해하면 좋습니다. 포화 수증기량은 공기 1m3에 포함할 수 있는 수증기의 최대량을 의미하는데요. 이 포화 수증기량은 기온과 비례합니다.

기온이 높고 공기 중 습도가 낮은 날에는 빈자리가 충분하기 때문에, 냉각탑에서 나온 수증기가 공기 중으로 쉽게 증발합니다. 건조한 날 빨래가 잘 마르는 것과 동일한 원리이죠.

반면, 습도가 높은 장마철에는 이미 공기 중 수증기가 포화상태라, 냉각탑에서 나온 수증기가 증발할 수 있는 자리가 없습니다.

게다가 많은 비가 내려 기온이 낮아지면 그 온도에서 포함할 수 있는 수증기의 양보다 더 많은 수증기가 존재하게 되는데요.

이때 냉각탑에서 나온 수증기까지 확산되면 공기중 수증기가 증발할 자리가 없어 작은 물방울로 맺히면서(응결) 흰 구름처럼 보이게 됩니다. 새벽녘 호숫가에 피어오르는 물안개도 같은 현상에 의한 것이지요.

겨울철 새벽에 잘 보이는 구름도 마찬가지입니다. 냉각탑에서 나온 고온의 수증기가 외부의 찬 공기와 만나면 빠르게 냉각되는데 그때 생긴 작은 물방울들이 하얗게 연기처럼 보이는 것이죠.

Q2. 구름이 가끔 회색으로 보여요! 왜 그런 건지 궁금해요!

다음은 구름의 색과 관련된 이야기입니다. 냉각탑 상공의 구름은 가끔 회색빛을 띠기도 하는데요.

냉각탑 위 구름은 다양한 크기의 물방울로 이뤄져 있습니다. 이 중 작은 입자의 물방울에 빛이 들어가면, 여러 방향으로 다양한 빛의 파장이 반사(산란)되는데요. 이렇게 반사된 빛이 모두 섞이면 우리 눈에는 흰색 구름으로 보입니다.

그렇다면, 입자가 큰 물방울은 어떨까요? 큰 입자의 물방울은 밀도가 높아 빛을 반사하지 않고, 흡수합니다. 따라서 우리 눈에 보이는 빛의 양이 줄어들어 회색으로 보이는 것이죠. 비를 가득 머금은 먹구름이 회색으로 보이는 것처럼 말입니다.

심리적 불안감도 놓치지 않을 거예요! 수증기 저감을 위한 노력

수증기는 안전합니다. 그러나 발생 자체로 오해를 불러오는 경우가 있어 수증기 발생량을 줄이기 위해서도 노력하고 있습니다. 냉각탑에서 나오는 고온다습한 공기의 온도를 낮추는 ‘저온냉각기술’과, 습도를 낮추는 ‘수증기 저감장치’가 그 주인공이죠.

냉각수 온도를 낮춰 고온다습한 공기와 외기의 온도차를 줄인다! ‘저온냉각기술’

추운 겨울, 입에서 하얀 입김이 나왔던 경험 다들 있을 텐데요. 이는 입 속의 따뜻한 입김과 대기 중 차가운 공기의 온도 차이가 커서 나타나는 현상입니다. 따뜻한 입김이 찬 공기를 만나 빠르게 냉각돼 작은 물방울이 된 건데요. 동일한 상황에서 입에 얼음을 물고 입김을 불면 온도 차이가 줄어들기 때문에 입김도 줄어들죠.

수증기 저감을 위해 삼성전자가 개발하고, 특허를 받은 ‘저온냉각기술’의 원리도 이것과 유사합니다. 저온 냉각기술로 냉각수의 온도를 낮춰 냉각탑에서 나오는 고온다습한 수증기의 온도를 낮췄고, 자연스럽게 수증기와 외부 온도 차이가 줄어들면서 구름의 양이 줄었습니다.

건조한 공기를 섞어 고온다습한 공기의 습도를 낮춘다! ‘수증기 저감장치’

수증기 저감장치의 원리는 간단합니다. 먼저 외부 공기를 끌어와 건조한 공기로 만듭니다. 그리고 이를 고온 다습한 냉각탑 수증기와 잘 섞어 중화시키는 것이죠. 이렇게 해서 습도가 낮아진 공기는 배출되어도 눈에 잘 띄지 않습니다. 이 역시 삼성전자가 디자인해 공동개발하고 특허를 받은 기술입니다.

두 차례에 걸친 달수의 탐정일지, 어떠셨나요? 수증기에 대한 여러분의 궁금증이 어느 정도 해소되었으면 하는 바람인데요. 앞으로도 여러분의 목소리에 귀를 기울이는 삼성전자와 달수가 되겠습니다.

[별책부록] 으쓱(ESG) 탐정사무소 인턴 달수의 수사일지 – 수증기 분석 결과표

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안녕하세요. 으쓱(ESG) 탐정사무소 인턴 달수입니다! 최근 제가 회사 근처에서 아주 놀라운 소문을 들었습니다. 삼성전자 기흥/화성캠퍼스 인근 지역에서 흰 구름이 뭉게뭉게 떠오른다는 내용이었는데요. 유독 캠퍼스 주변에 구름이 많았던 이유, 과연 무엇일까요?

여러분의 궁금증을 해소하기위해 이리저리 수소문하며 알게된 이야기들을 오늘부터 하나씩 설명해 드리겠습니다. 그 첫 번째 순서는 바로 ‘삼성전자 기흥/화성캠퍼스 인근에 뜬 구름들의 정체’인데요. 단서는 놀랍게도 ‘팔당댐’에 있었습니다. 어떻게된 일인지 지금부터 차근차근 알아볼까요?

삼성전자 반도체 캠퍼스로 떠나는 팔당댐 물의 여정!

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냉각탑으로 이동한 깨끗한 물! 어떻게 사용되는 걸까요?

반도체가 탄생하는 공간인 팹(FAB)은 항상 일정한 온/습도를 유지해야 하는데요. 이를 위해서는 에어컨 역할을 하는 ‘냉동기’와 실외기 역할을 하는 ‘냉각탑’이 필요합니다.

그렇다면 질문! 물은 어디에 쓰이는 걸까요? 딩동댕! 맞습니다. 냉동기의 냉매열을 식힐 때 사용됩니다.

여기서 냉각탑의 내부를 좀 더 알아보겠습니다. 팔당댐에서 와 정수장을 거친 깨끗한 물 중 일부는 유틸리티동으로 공급돼 반도체 공정에 사용될 ‘초순수’가 됩니다. 그리고 나머지 물은 냉각탑의 수조로 이동해 냉동기에 공급됩니다.

냉각수의 온도는 냉동기의 열을 식히면서 올라가는데요. 냉각탑에서는 이 물을 5도 정도 낮춘 뒤 냉동기로 보냅니다. 그리고 냉동기의 열을 식힌 뒤 다시 뜨거워진 냉각수가 냉각탑으로 들어오는 열 교환 과정을 반복하죠.

이렇게 물이 계속 순환된다면 냉각탑에 추가로 공급해야 하는 물은 없는 걸까요? 땡! 틀렸습니다. 냉각탑 안에서 열 교환이 진행되면서 일부 물이 수증기가 되어 외부로 배출되기 때문에 지속적으로 정수장으로부터 깨끗한 물을 공급받아야 합니다.

그렇다면, 우리 눈에 보이는 구름의 정체는 무엇일까?

그럼, 우리 눈에 보였던 흰구름의 정체는 무엇일까요? 바로 냉각탑 안에서 냉각수를 차갑게 식히는 열 교환 과정에서 발생한 수증기입니다. 이 수증기들이 대기 중에 떠있는 ‘차가운 공기’나 ‘수분’과 만날 경우, 이슬 맺힘(결로)이 생기게 되는데요. 이 물방울이 우리 눈에 구름 형상으로 보이게 되는 것입니다.

겨울철에는 낮보다 기온이 상대적으로 낮은 ‘새벽’에, 여름철에는 고온의 습한 공기가 많은 ‘장마철’에 구름이 더 많이, 더 크게 보였던 것이 바로 이러한 이유 때문이었습니다. 하지만, 깨끗한 물의 온도를 낮추는 과정에서 일어난 자연스러운 현상이니, 걱정하지 않아도 됩니다. 앞에서 설명한 것처럼, 팔당댐에서 정수장을 거친 물들이 냉동기와 냉각탑 안에서 순환하며 발생한 ‘수증기’이니까요!

오늘 저 달수와 함께 기흥/화성캠퍼스 인근에 뜬 구름의 정체에 대해 살펴봤는데요. 궁금증이 어느정도 해소되셨나요? 기흥/화성캠퍼스 인근에서 발견되는 구름과 관련된 또다른 이야기도 준비돼 있으니 앞으로도 많은 기대 부탁드려요!

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