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순수 산소는 어떻게 만들어지는지 궁금합니다

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 순산소 : 일반 산소보다 농도가 높은 고농도의 산소를 말한다.1. 산소 분리 기술의 종류1) 촉매(Catalyst, 觸媒)를 이용한 산소발생 촉매는 반응속도를 증가 또는 감소시키는 효과를 나타내고 반응이 종료된 다음에도 원래의 상태로 존재할 수 있는 물질로서, 표백제를 이용한 촉매로 물과 반응시켜 산소를 발생시키는 원리로 구조가 매우 간단하다. 저가형에 적용되며 고순도의 산소를 발생시킨다. 주로 저가형의 모델로 사용되며 매번 촉매제를 교환해 주어야 하는 불편함이 있어 휴대용 산소발생기로 사용된다. 2) 전기분해(Electrolysis,電氣分解)를 이용한 산소발생 전기분해는 물질에 전기 에너지를 가하여 산화, 환원반응이 일어나도록 하는 것을 말하며, 물을 전기분해하면 산소와 수소가 발생하는 원리로 구조가 매우 간단하며 고순도의 산소를 발생시킨다. 가장 기초적이며 가장 많이 공개돼 있는 기술이지만 상업적으로 활용되지는 않고 있다. 이유는 폭발성이 매우 높은 수소가 발생하여 위험할 뿐더러 수소를 별도 처리를 해야 되기 때문에 후처리 공정이 복잡하다. 3) PSA(Pressure Swing Adsorption, 가압교대 흡착장치)를 이용한 산소발생 흡착제(Adsorbent, 기체나 용액의 분자들이 고체 표면에 달라붙는 현상을 흡착(adsorption)이라 하는데, 이때 흡착을 받아들이는 고체물질을 흡착제라고 한다. 흡착제 단위부피당 흡착되는 표면 넓이가 넓은 것이 우수한 흡착제이며, 공업적으로 이용되는 것에 활성탄이나 알루미나 등이 있고, 간장을 담글 때 넣는 숯도 포함된다)를 이용한 산소발생 원리로 공기중의 질소분자를 흡착제에 의해 흡수하여 산소의 농도를 높이는 방법을 이용하고 있으며 현재 가장 많이 활용되고 있다. 또한 특허시효가 만료되어 특허에 접촉되지 않고 사용할 수 있어 제작에 어려움이 없다. 그러나 흡착제로 쓰이는 원료가 수분에 약해 수분 방지에 심혈을 기울여야 하는 단점이 남아있다. 4) 기체분리방식을 이용한 산소발생 중공사막(Hollow Fiber, 중공사는 내부에 기공(氣孔)을 가진 섬유로서 마카로니 모양처럼 구멍이 뚫린 섬유를 말하며 머리카락 굵기의 만분의 일에 해당하는 0.01∼0.04미크론 이하의 구멍이 뚫려 있다)에 대한 물질들의 투과속도 차이를 이용하여 산소를 분리하는 방법으로 압축공기를 중공사막에 투입시켜 산소를 중공사막의 배출부로 나오게 하여 산소를 발생한다. 이 방식은 반영구적으로 사용할 수 있는 구조로 설치가 간편하고 활용도가 넓다. 수분에 강하고 다른 매체들과의 반응이 없어 하자보수가 거의 없는 것이 큰 장점이라 할 수 있다. 주로 산업용에 많이 활용되고 있으며 이번에 가정용으로 개발하고자 하는 방식으로 전망이 매우 좋다고 할 수 있겠다. 출처 : ECO전도사 - 고농도 산소 발생 방법

학문 / 화학

24.02.10

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