고온

고온(高溫, high temperature)은 높은 온도를 말한다.

개요

고온은 물리학상으로 500℃ 이상의 높은 온도를 말하나 기계의 종류나 기술의 분야에 따라 그 기준이 다르다.

증기터빈에서는 1000℃ 이상, 제철·제강에서는 1800℃ 이상, 로켓기술 부문에서는 2000℃ 이상의 온도를 말한다. 모든 물질의 녹는점은 4000℃ 이하이므로 그 이상 온도에서 고체는 존재하지 않는다. 기체의 경우, 수은아크등이 최고온도 부분에서 15000℃ 이상의 고온을 발생한다.

종래의 기술로는 1000∼1500℃까지 온도를 높이는 것이 보통이었고, 2000℃를 넘는 영역의 기술개발은 근래의 일이다. 2000℃ 이상의 고온을 발생시키는 방법으로는 고주파유도로·태양로·아크로·플라스마 토치·전자빔 가열·레이저 가열·플라스마 핀치 등이 있다. 20000℃ 전후는 수소의 이온화, 아르곤 충격관에서 쉽게 발생한다.

측정얻는 방법

고온을 얻기 위해 주로 사용되는 방법은 일반적으로 연료에 의한 방법과 전기적 방법인데, 이 때 연료의 연소에는 기태연료(氣態燃料)와 고태연료(固態燃料)를 많이 사용한다. 기태연료로는 연료가 분출할 때 공기를 흡인하도록 되어 있는 분젠등(燈)을 가장 많이 사용하는데, 분젠등 불꽃의 최고온도는 약 1750℃이며 도가니를 달굴 때는 900℃ 정도의 고온을 얻을 수 있다. 또 산소와 등용(燈用) 가스를 사용하면 1800℃ 정도까지, 산소와 수소를 사용하면 2000℃ 정도까지의 온도를 얻을 수 있다. 기태연료의 최고온도는 산소아세틸렌 불꽃으로 얻어지는 약 4000℃이다. 고태연료로는 목탄(木炭)과 코크스를 많이 사용한다. 코크스에 산소를 불어넣는 노(爐)의 경우에는 2000℃ 정도까지의 고온을 얻을 수 있다. 또 산화철과 알루미늄 가루의 혼합물(테르밋)에 점화하면 최고 약 3000℃의 고온을 얻을 수 있다.

한편, 전기적으로 고온을 얻는 방법으로는 줄열에 의한 방법, 유도전기로, 아크로(爐) 등이 있다. 줄열을 이용하는 전기로의 경우, 니크롬선(니켈과 크롬의 합금)을 가장 많이 사용하는데, 이것으로는 1100℃ 이하의 온도를 얻는다. 1550℃ 정도까지 온도를 높이는 데에는 백금선 또는 백금 로듐 합금선(Rh 10∼20%)을 사용한다. 또 도선 대신 흑연을 사용하면 약 3000℃, 탄화규소를 사용하면 약 1500℃까지 온도를 얻을 수 있다.

피가열물(被加熱物)이 도체인 경우에는 유도를 이용해서 맴돌이전류[渦電流]를 흘려서 열을 발생하도록 할 수 있다. 이것을 이용하는 것이 유도전기로(誘導電氣爐)이다. 고주파를 사용하는 것을 고주파전기로라고 하며, 피가열물체가 견딜 수 있는 한도까지 온도를 얻을 수 있는데, 때로는 그 온도가 3000℃에도 이른다. 아크등(燈)의 온도는 매우 높아, 예컨대 1기압 하에서 탄소아크등의 양극화갱(陽極火抗)의 온도는 약 3700℃(음극은 이보다 낮다)인데, 중간 기태 부분은 약 8000℃이다. 또 수은아크등 기태 부분의 온도는 17000℃까지도 올라가며, 아크로는 이와 같은 고온을 이용하는 노이다.

태양광선을 모아서 고온을 얻는 태양로의 경우, 5000℃ 가까운 고온을 얻을 수 있어 모든 고체를 융해할 수 있다. 태양로는 렌즈로 집광하는 것도 있으나, 거울로 집광하는 것이 많으며, 거울은 평면거울과 오목거울을 짝지은 것이 많다. 평면거울은 태양 위치에 따라서 방향이 바뀌며, 반사광의 방향이 항상 일정하도록 되어 있다. 또 초점은 오목거울의 초점으로 고온을 얻을 수 있는 위치에 있다.

그 외에 전자 ·양성자 등 하전입자를 전자기적으로 가속하여 운동에너지를 증가시켜서 다른 물체에 충돌시키거나, 두 입자의 흐름을 서로 부딪치게 하여 고온을 얻는 방법도 있다. 순간적으로 아주 높은 고온을 얻기 위해서는 가느다란 철사에 매우 강한 전류를 흘려서 그것을 폭렬시키는 방법, 막힌 총신(銃身)에 총알을 넣고 쏘아 총신 내 공기를 급격하게 압축하는 방법 등 여러 가지가 있다.

이상 고온

여름이 아닌 시기, 대략 가을에서 봄에 이르는 시기에 기온이 평년보다 유난히 높게, 즉 평년 대비 90퍼센타일을 초과하는 기온이 나타나는 현상을 말한다. 반대되는 개념으로 이상 저온이 있다. 특히 겨울에 이런 현상이 나타나면 이상 난동(異常 暖冬)이라고도 한다. 1915~1916년, 1978~1979년, 2006~2007년, 2019~2020년 등이 이상 난동이었다. 또한 1998년, 2015년, 2016년, 2019년, 2021년 등은 연 전체가 이상 고온이었다. 또한 4~5월이나 9~10월에 이상 고온 현상이 나타나면 폭염과 다름없을 정도이다. 실제로 5월이나 9월에 폭염특보가 내려진 적도 있다.

북쪽의 찬 공기로 대부분 발생하는 이상 저온과 달리 이상 고온의 경우 사례가 매우 다양하다. 21세기에 들어서 지구 온난화 현상으로 이상 고온이 잦아지고 있으며 그 밖에는 동태평양의 수온이 높은 엘니뇨 시기에는 특히 겨울을 중심으로 이상 고온이 잦다. 또한 2015년처럼 1년 내내 고온건조한 날씨가 계속 이어지기도 한다. 엘니뇨의 반대인 라니냐도 서태평양의 수온이 높기 때문에 이상 고온이 나타날 수 있으며 여름철이나 9월, 10월은 라니냐가 오면 더위가 주로 나타난다. 겨울이라도 1998~1999년, 2021년 1월 중하순~2월처럼 따뜻할 수도 있다.

찬 공기 남하가 정체되어 시베리아 고기압이 내려오지 못해서 2019~2020년처럼 이상 고온이 나타나기도 한다. 기단의 영향으로는 여름철 폭염의 주범인 북태평양 기단과 티베트 기단이 있다. 기단이 변질되면 이상 고온이 나타나는데 시베리아 고기압이 내려오면서 봄철과 가을철에 한반도에 자주 오는 이동성 고기압으로 인해 따뜻한 날씨가 이어지고 겨울에 이 경우라면 이상 고온이 대부분이다. 이때 서풍이 주로 불어서 이상 고온이 나타난다.

기단의 변질로 가장 큰 영향은 다름 아닌 산맥을 넘는 푄 현상인데, 6월과 9월에 한반도에 자주 오는 오호츠크해 기단의 영향으로 동풍이 자주 불어 서쪽 지역의 경우 고온건조한 날씨가 찾아오고 동서 지역 간의 기온차도 크다. 대표적인 사례로 2018년 폭염이 있으며, 2021년 1월의 이상 고온도 동풍의 영향이 크다. 즉 영동 지역을 제외한 곳에서 극단적인 이상 고온이 일어날 경우 오호츠크해 기단의 영향으로 인한 동풍이 대부분이다. 물론 한반도에서 일상적으로 부는 서풍 역시 변질되어서 지나치게 온난해지면 초이상 고온이 일어나는데 이때는 서풍 자체의 성질이 온난해서 동풍과 달리 백령도를 제외하고 이상 고온이나 영동 및 동해안 지역의 경우 태백산맥의 영향으로 이상 고온의 영향을 두 배로 받아 기온이 매우 높아지는 것이 특징이다. 4~5월에 영동 지방에서 뜬금없는 한여름 날씨를 보인다면 바로 이 경우이다. 심지어 그 서풍이 이동성 고기압이 아니라 1998년 4월처럼 북태평양 기단이라면 더욱 더 심각해진다. 반면 동풍의 경우 원래 찬 성질을 띄기 때문에 동해안 지역에 이상 저온이 올 때도 있다. 그나마 다행인 점은 동풍, 서풍 때는 맑고 건조해서 밤에는 복사냉각 등으로 크게 높지 않은 편이지만 서풍이 불 때 동해안의 경우 내륙과 달리 바다가 근처에 있어서 습도도 높고 한 번 높아지면 잘 식지 않아 열대야를 경험할 수 있다. 또한 동풍의 경우, 푄 현상의 영향을 받으면 일반적으로 14~15시 사이에 최고 기온이 기록되는 것과 달리 이 경우에는 시간이 좀 더 걸려서 최고 기온이 기록되는 시간이 15~17시 사이로 늦어지기도 한다. 심지어(특히 5~8월) 흐린 날 오후에 늦게 갠다면 17시는 물론 18시(오후 6시)에도 하루 중 최고 기온을 기록하는 현상이 가능하다.

참고자료

• 〈고온〉, 《네이버 국어사전》
• 〈고온〉, 《두산백과》
• 〈이상 고온〉, 《나무위키》

같이 보기

• 저온
• 고기압

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