공기의 단열 특성과 오일 필름

공기의 단열 특성과 오일 필름

겨울에 두꺼운 잠바를 입고 있으면 체온이 빠지지 않아서 따뜻합니다. 허나 얇은 와이샤스 하나만 걸치면 그야말로 덜덜덜 떨립니다. 여기에 와이샤스를 벗어버리고 런닝셔츠 하나만 걸치면 동상 걸리기 일보직전입니다.

이것은 차가운 공기의 열이 내 몸안으로 들어오고, 더운 체온이 빠져나가는 경우인데요. 극단적으로 런닝샤스의 두께를 현재의 1/100만큼 한다면? 옷을 입으나 마나 하겠지요. 그럼 1/10000로 한다면? 1/1000000000로 한다면? 이건 안 입은 것만 못하리라 생각하기 쉽습니다.  단 여기서는 천이 몸에 닿이면 안되고 신체와 일정간격으로 틈새를 유지하고 있다 칩니다.

그러나 답은 아닙니다. 런닝셔츠와 신체와 일정 틈새로 떨어져서 중간에 공기층이 존재한다면 1/1000000000의 두께의 런닝셔츠를 입고 있어도 맨몸의 누드와 천양지차입니다. 실제 계산을 해보면 극한값의 얇은 매질이라도 그 유무에 따라 그 열전달 현상은 완전히 다릅니다. 이 현상의 근본 원리는 공기와 재질의 열운동의 속성에서 비롯됩니다. 공기는 아주 좋은 단열재입니다. 열이 전달되는 것은 전도, 대류, 복사인데 공기의 전도성은 아주 작고, 극한치의 얇은 런닝이라도 공기의 유동은 막아주고, 복사는 빛의 전자기파 에너지를 말하므로 엄밀히 두께에 관계없이 흑체복사를 해주기 때문입니다.

이 예는 비닐 하우스의 비닐을 예로 들 수 있습니다. 비닐이 얇다고 비닐하우스 안이 더 추워지는 영향은 거의 없습니다. 얇더라도 비가 새지 않고 질기기만 하면 아무런 문제가 없습니다. 또 여자들 스타깅이 있습니다. 보기에는 아주 얇고 치마에다 스타킹만 신고 추운겨울에 돌아다니면 다리가 꽁꽁 얼지 싶지만 남자들이 생각하는 것보다는 춥지 않습니다.
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아스트로피직스 렌즈에 오일이 들어있으면 아주 작은 오일량이라도 전열연상은 공기보다 수백배 증가합니다. 위의 현상과는 정반대이지요. 그러므로 이건호씨가 이야기한 빨리 온도적응이 된다는 것은 당연하고 확실한 장점입니다. 아마 큰 구경에서는 이런 효과가 확실히 나타날 것이고 아스.사에서는 이런 점을 세일즈 포인트로 홍보를 해도 될 것입니다.

반대로 오일 두께가 아무리 작더라도 그 영향이 작을 것이라고 과소평가를 해서는 안됩니다. 위의 현상처럼 아무리 얇은 런닝샤스라도 착복 유무에 따라 그 효과는 확실히 다르듯이 오일이란 매질이 들어가면 그 두께에 관계없이 현상은 다르게 나타나기 때문입니다. 오일두께가 고려되는 것은 결국 빛의 파장, 진동수와 관계되는 것이 확실한 만큼, 빛의 파장은 극히 미소한 값이므로 그 두께는 미미하더라도 그 역할을 충분히 합니다. 단지 오일의 굴절율을 어느 목적으로 맞추었느냐(코팅제냐? 기타 다른 목적이냐?)하는 것을 모르고 있을 뿐이지요.