Chapter 1. Environmental Chamber Fundamentals
Environmental Chamber Engineering Guide

Humidity Control System과 Dew Point 제어 원리

온습도 챔버는 RH를 직접 만들어내는 장비가 아니다

온습도 챔버에서 85℃ / 85%RH 또는 60℃ / 90%RH를 설정하면
Controller가 단순히 Heater와 Humidifier를 각각 일정 출력으로 동작시키는 것은 아닙니다.

실제 제어에서는 공기의 Temperature와 Water Vapor량을 동시에 조절하고,
그 결과로 Relative Humidity(RH)가 목표값에 도달하도록 제어합니다.

핵심은 다음 관계입니다.

Relative Humidity = 실제 수증기 분압 ÷ 해당 온도의 포화 수증기압 × 100

따라서 공기 속 수분량이 그대로여도 Temperature가 올라가면 RH는 낮아지고,
Temperature가 내려가면 RH는 높아집니다.
이 때문에 온습도 챔버는 Temperature Control과 Humidity Control을 서로 독립적으로만 제어할 수 없습니다.

가습은 어떻게 이루어질까?

목표 RH보다 실제 RH가 낮으면 Humidity Controller는 Chamber 내부의 Water Vapor량을 증가시켜야 합니다.
일반적인 온습도 챔버에서는 물을 가열하여 증기를 발생시키는
Steam Humidification 방식이 많이 사용됩니다.

Humidifier Heater가 물을 가열하면 수증기가 Air Circulation Flow에 혼합되고,
Fan을 통해 시험공간 전체로 확산됩니다.

• Heater : Chamber Air Temperature 조절
• Humidifier : Water Vapor 공급
• Cooling Coil : 냉각 및 제습
• Circulation Fan : 열과 수분의 균일 분포
• T/RH Sensor : 실제 상태 Feedback

제습은 왜 Cooling Coil을 사용할까?

습도를 낮추기 위해서는 Chamber 내부의 Water Vapor를 제거해야 합니다.
대표적인 방법은 공기를 Dew Point 이하로 냉각하여 수분을 응축시키는 것입니다.

습한 공기가 차가운 Cooling Coil을 통과하면서 Coil 표면온도가 공기의 Dew Point보다 낮아지면
수증기가 물방울로 응축됩니다.
응축수는 Drain으로 배출되고, 수분이 감소한 공기는 다시 Heater를 통해 필요한 온도로 재가열됩니다.

Cooling → Condensation → Moisture Removal → Reheat

이 과정을 흔히 Cooling Dehumidification + Reheat 구조로 이해할 수 있습니다.

Dew Point를 알면 습도 제어가 보인다

Dew Point는 현재 공기 속 Water Vapor량을 그대로 유지한 상태에서
공기를 냉각했을 때 응축이 시작되는 온도입니다.

예를 들어 25℃ / 50%RH 공기의 Dew Point는 약 13.9℃입니다.
즉 이 공기가 약 13.9℃ 이하의 표면과 접촉하면 결로가 발생할 가능성이 있습니다.

※ 계산값은 표준 대기압 조건에서의 근사적인 Psychrometric 값이며, 센서 정확도와 실제 Chamber 내부 압력 및 Air Flow에 따라 차이가 발생할 수 있습니다.

같은 수분량인데 왜 온도가 올라가면 RH가 떨어질까?

25℃ / 50%RH 공기를 수분 공급 없이 그대로 가열한다고 가정해 보겠습니다.
Water Vapor의 분압이 유지된다면 Dew Point는 약 13.9℃로 거의 유지되지만,
공기의 포화 수증기압은 Temperature가 높아질수록 급격히 증가합니다.

이것이 온습도 챔버에서 Temperature 변화 시 RH가 크게 흔들리는 가장 중요한 이유 중 하나입니다.
Temperature가 먼저 변하면 RH는 즉시 영향을 받기 때문에 Humidity PID가 동시에 보정해야 합니다.

85℃ / 85%RH가 어려운 이유도 Dew Point에서 보인다

85℃ / 85%RH의 Dew Point는 약 80.9℃입니다.
이는 Chamber 내부에 매우 많은 Water Vapor가 존재한다는 의미입니다.

따라서 Door, Window, Cable Port, Cooling Coil 또는 내부 구조물 중 어느 한 부분이라도
약 81℃보다 충분히 낮아지면 해당 표면에서 Condensation이 발생할 수 있습니다.

고온·고습 조건에서는 단순 Humidifier Capacity뿐 아니라
Wall Temperature, Door Sealing, Insulation, Air Flow, Refrigeration Control까지 모두 Humidity Stability에 영향을 줍니다.

💡 Engineer’s Insight

온습도 챔버를 이해할 때 RH만 보면 제어 원리를 놓치기 쉽습니다.
실무에서는 Temperature, RH, Dew Point 세 값을 함께 보는 것이 훨씬 유용합니다.

특히 65℃ / 20%RH처럼 고온·저습 조건은 단순히 “습도를 20%로 낮춘다”는 개념이 아니라
Dew Point를 약 33℃ 수준까지 낮춰야 하는 제습 문제입니다.
반대로 65℃ / 90%RH는 Dew Point가 약 62.7℃이므로 매우 많은 수분 공급이 필요합니다.

결국 온습도 챔버의 핵심은
Temperature Control + Water Vapor Control + Dew Point Management입니다.

핵심 정리

• RH는 독립된 물리량이 아니라 Temperature와 Water Vapor의 관계에서 결정된다.
• 가습은 Water Vapor를 공급하고, 제습은 Cooling Coil에서 수분을 응축·제거한다.
• Dew Point 이하의 표면에서는 Condensation이 발생할 수 있다.
• 같은 수분량이라도 Temperature가 상승하면 RH는 크게 낮아질 수 있다.
• 고온·고습에서는 Chamber의 Cold Spot 관리가 중요하다.
• Humidity Trouble Shooting에는 RH뿐 아니라 Temperature와 Dew Point를 함께 확인해야 한다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. 온습도 챔버는 RH를 직접 제어하나요?

Controller는 RH 값을 Feedback으로 사용하지만 실제 제어 동작은 Humidification, Dehumidification,
Heating 및 Cooling을 조합하여 공기의 수분 상태를 바꾸는 방식입니다.

Q2. Temperature가 설정값보다 높으면 RH는 왜 낮게 측정될 수 있나요?

Temperature가 높아지면 포화 수증기압이 증가하기 때문입니다.
Water Vapor량이 동일하다면 Temperature가 높은 위치에서 측정된 RH가 더 낮아집니다.

Q3. Dew Point가 왜 중요한가요?

Dew Point는 공기 속 실제 Water Vapor 수준을 나타내며,
구조물 표면온도가 Dew Point보다 낮아질 경우 Condensation 발생 가능성을 판단하는 기준이 됩니다.

Q4. 85℃ / 85%RH에서 결로가 쉽게 발생할 수 있나요?

이 조건의 Dew Point는 약 80.9℃입니다.
따라서 Chamber 내부에 80℃ 이하의 Cold Spot이 형성되면 해당 위치에서 응축 가능성이 높아집니다.

Q5. 온습도 Chamber의 성능은 어떤 표준을 참고하나요?

대표적으로 IEC 60068-3-6은 Temperature/Humidity Chamber의 성능 확인 방법을 다루며,
IEC 60068-2-78:2025는 Damp Heat Steady-State,
IEC 60068-2-30:2025는 Damp Heat Cyclic 시험을 규정합니다.