증발 보충수와 초기 시험액을 구분하는 질량수지

시험액이 줄었을 때 처음 만들었던 시험액을 그대로 보충하면 초기 농도가 회복된다고 생각하기 쉽다. 하지만 증발로 물만 줄었는지, 시료 채취나 누출로 용질까지 빠졌는지에 따라 계산이 다르다. 보충 기록에 액체의 이름만 쓰는 대신 어떤 물질의 질량이 빠지고 더해졌는지를 적으면 잘못된 회복 판단을 찾을 수 있다.

빠져나간 물과 용질을 따로 적는다

EPA WaterSense의 냉각탑 자료는 증발 과정에서 용존 고형물이 남아 농축되는 원리를 설명한다. 블로다운이나 누출처럼 액체가 빠지는 경로와 증발을 구분하는 이유다. 여기서는 냉각탑 운영 기준이 아니라 같은 물질수지를 읽는 원리를 사용한다.

실험 기록에는 초기 총질량과 관심 용질 질량을 나눈다. 그다음 감소 사건을 증발, 채취, 누출, 기타 미확인으로 분류한다. 감소량을 재었다는 사실만으로 어느 성분이 빠졌는지를 알 수 없다. 휘발성 성분이나 반응·침전이 있는 시험액에는 물만 빠졌다는 가정을 그대로 쓸 수 없으며, 그 가정의 타당성을 시험기관이 확인해야 한다.

가상의 증발 사례를 두 번 계산한다

다음 숫자는 계산을 위한 가상 값이며 실제 시험액 조제나 보충 처방이 아니다. 비휘발성 용질 10g이 들어 있는 용액의 총질량이 100g이고 물 20g만 증발했다고 가정한다. 남은 용질은 10g, 총량은 80g이므로 질량분율은 12.5%다. 초기와 같은 10% 용액 20g을 더하면 용질 2g도 들어와 최종 12g/100g, 즉 12%가 된다.

같은 가정에서 용질 없는 물 20g을 더한 계산은 10g/100g으로 초기 질량분율과 같아진다. 이 계산이 곧 실제 시험에서 물을 넣으라는 지시는 아니다. 반응 중 용질이 소비되거나 다른 물질이 들어오면 초기 성분비를 되찾는 문제는 이보다 복잡해진다. 질량분율을 부피 농도로 바꿀 때도 밀도와 온도 조건이 추가로 필요하다.

채취로 줄어든 경우는 다른 행을 만든다

가상의 동일 용액 20g을 균일하게 채취했다면 용질 2g과 물 18g이 함께 빠진다. 남은 용액은 용질 8g/총량 80g으로 10%를 유지한다. 여기에 용질 없는 물 20g을 더한 계산은 8%가 된다. 증발 사례의 보충 결과를 채취 사례에 복사하면 서로 반대의 착오가 생긴다.

산출물은 초기량, 손실 경로, 빠진 용질량, 보충 총량, 보충 용질량, 최종 계산량의 수지표다. 기록이 부족하면 손실 경로를 단정하는 대신 가능한 경우를 나누어 계산한다. “액면이 내려갔다”는 관찰과 “증발만 일어났다”는 해석은 별도 칸에 적는다. 여러 차례 보충했다면 매 사건의 전후 총량을 이어 누적 용질량을 계산한다.

농도가 같아도 시험 이력은 같지 않다

계산으로 최종 농도가 같아졌어도 시험 중간의 농축 구간과 용액 교환 이력은 남는다. 시험 종료 후 값 하나만으로 노출 전체가 초기 조건과 같았다고 주장하지 않는다. 관심 성분에 대한 수지가 닫히지 않거나 침전물·시편·용기 벽으로 이동할 수 있다면 그 경로도 검토 대상이다.

보고에는 어떤 성분을 비휘발성으로 가정했는지, 측정한 것은 질량인지 부피인지, 감소 원인이 실제 확인됐는지, 계산에서 제외한 반응과 이동이 무엇인지 적는다. 실제 부식시험의 허용 보충액과 시점은 해당 시험법과 자격을 갖춘 기관의 절차가 정한다. 이 글의 도움은 그 결정을 대신하는 조제법이 아니라 기록과 계산이 서로 모순되는지를 찾는 데 있다.

자주 묻는 질문

액면만 원래 높이면 농도도 돌아오나요?

빠진 성분과 보충액 성분에 따라 다르다. 높이 회복은 관심 용질 질량이 회복됐다는 증거가 아니다.

초기 시험액을 보충하면 항상 안전한 계산인가요?

증발로 용질이 남은 경우에는 보충액의 용질이 추가된다. 실제 허용 보충 방법은 적용 시험 절차로 확인한다.

종료 시 농도가 같으면 이력도 같은가요?

중간의 농축·교환·채취 이력은 다를 수 있다. 종료값과 노출 중 조건을 구분해서 보고한다.