기계공학 및 에너지 시스템 설계에서 **"열량"**이라고 하면 단순히 온도를 올리는 열만 생각하기 쉽습니다. 하지만 실제 현장에서는 온도가 변하지 않아도 열이 존재하는 경우가 있습니다. 바로 여기서 **현열(sensible heat)**과 **잠열(latent heat)**이라는 개념이 등장합니다.
현열과 잠열, 열역학에서 꼭 알아야 할 열의 두 얼굴!
현열(Sensible Heat)이란?
현열은 물질의 온도를 변화시키는 데 쓰이는 열에너지를 말합니다.
즉, 우리가 온도계를 통해 직접 측정 가능한 열이 바로 현열입니다.
예를 들어, 물을 20℃에서 80℃까지 가열하는 경우 이 구간에서는 물이 여전히 액체 상태이므로, 공급된 열은 전부 현열입니다.
계산식은 일반적인 열량 공식과 동일합니다:
Q = m × c × ΔT
- Q: 현열
- m: 질량
- c: 비열
- ΔT: 온도 변화
잠열(Latent Heat)이란?
잠열은 물질의 상태(고체 ↔ 액체 ↔ 기체)를 변화시키는 데 쓰이는 열에너지입니다.
이 열은 온도 변화 없이 공급되거나 방출되며, 온도계로 측정되지 않습니다.
예를 들어,
- 얼음을 0℃에서 물로 만들 때 필요한 열 → 융해잠열 (latent heat of fusion)
- 물을 100℃에서 수증기로 만들 때 필요한 열 → 기화잠열 (latent heat of vaporization)
온도는 그대로지만, 내부적으로 막대한 에너지가 들어갑니다.
실제 수치 예시 (물 기준)
상태 변화 잠열 (kcal/kg)
| 융해 (얼음 → 물) | 약 80 kcal/kg |
| 기화 (물 → 증기) | 약 539 kcal/kg |
예: 1kg의 물을 100℃에서 수증기로 만들기 위해서는
→ 539 kcal의 잠열이 필요하며, 이 열은 온도 변화 없이 모두 상태 변화에만 쓰입니다.
현열과 잠열의 비교 요약
| 구분 | 현열 | 잠열 |
| 온도 변화 | 있음 | 없음 |
| 측정 가능성 | 온도계로 측정 가능 | 온도계로 측정 불가 |
| 에너지 사용 | 온도 상승에 사용 | 상변화(고↔액, 액↔기)에 사용 |
| 예시 | 20℃ → 80℃ 가열 | 물을 100℃에서 수증기로 증발 |
🔧 어디에 활용될까?
- 냉동·냉장 시스템: 증발기와 응축기에서 잠열을 적극 활용
- 보일러 및 증기 시스템: 기화잠열이 핵심 설계 요소
- 에너지 저장 시스템: 상변화 물질(PCM)을 활용한 잠열 저장 기술
- 열교환기 설계: 현열/잠열 분리를 고려한 용량 산정