액화 공기

3. 제조 방법

공기는 실온에서 압축만으로는 액화되지 않아 한때 "영구 기체"로 알려졌다. 압축 과정에서 발생하는 열은 열 교환기를 통해 주변 온도로 냉각되어 제거된 후 챔버로 배출되어 팽창한다. 팽창은 온도를 낮추며, 팽창된 공기의 향류 열교환을 통해 팽창기로 들어가는 가압된 공기가 더욱 냉각된다. 충분한 압축, 유량 및 열 제거를 통해 액체 공기 방울이 형성되며, 이는 저온 시연에 사용될 수 있다.^[10]

1883년 폴란드 과학자 카롤 올셰프스키와 지그문트 브루블레프스키가 처음으로 공기의 주요 성분을 액화하였다.^[10] 1895년 카를 폰 린데는 줄-톰슨 효과를 이용하여 공기 액화에 성공했고, 이후 조르주 클로드에 의해 산업적 대량 생산이 가능해졌다.^[10]

3. 1. 생산 원리

3. 2. 생산 공정

4. 역사

1895년, 카를 폰 린데가 가압된 공기를 분출·팽창시키는 방법으로 공기 자체의 온도가 강하하는 줄-톰슨 효과를 이용하여 공기 액화에 성공했으며, 이후 조르주 클로드에 의해 산업적인 대량 생산이 가능하게 되었다.^[10]

5. 용도

제조 공정에서 액체 공기는 일반적으로 구성 기체로 분리되며, 산소는 특히 연료 가스 용접 및 절단과 의료용으로 유용하고, 아르곤은 산소를 차단하는 보호 가스로 가스 텅스텐 아크 용접에 유용하다. 액체 질소는 정상 온도에서 (산소와 달리) 반응성이 없고, 77,000에서 끓기 때문에 다양한 저온 응용 분야에 유용하다. 액체 공기는 다이너마이트와 마찬가지로 폭약(액체 공기 폭약)으로 사용된 적이 있다.^[11] 하지만 취급이 매우 위험하며, 충격, 마찰, 열 등으로 쉽게 폭발한다.^[11] 액체, 공기 자체를 옮기거나 그 과정에서의 타격, 마찰, 정전기 불꽃에 의해서도 폭발한다.^[11] 끓는점의 차이를 이용하여 액체 공기로부터 질소, 산소, 희가스 등을 얻을 수 있다.^[9]

2012년 10월 2일, 기계 기술자 협회는 액체 공기를 에너지 저장 수단으로 사용할 수 있다고 밝혔다. 이는 영국 허트퍼드셔의 차고 발명가인 피터 디어먼이 차량에 동력을 공급하기 위해 개발한 기술을 기반으로 한 것이다.^[6]

참조

_[1] 뉴스 Difference Engine: End of the electric car? https://www.economis[...] 2012-10-15
_[2] 서적 Purification of Laboratory Chemicals Butterworth-Heinemann 1996-10-16
_[3] 논문 Evaluation of a Two-stage Mixed Refrigerant Cascade for HTS Cooling Below 60 K 2015
_[4] 웹사이트 Air liquefaction, "Linde Air", rectification: into new markets with new research findings http://www.linde.com[...] The Linde Group 2007-08-09
_[5] PDF https://uspas.fnal.g[...] 2022-03
_[6] 뉴스 Liquid air 'offers energy storage hope' https://www.bbc.co.u[...] 2012-10-02
_[7] 웹사이트 液体空気(えきたいくうき)とは https://kotobank.jp/[...] 2020-01-20
_[8] 웹사이트 液体空気（えきたいくうき）の意味 - goo国語辞書 https://dictionary.g[...] 2020-01-20
_[9] 웹사이트 えきたいくうき【液体空気】 {{!}} え {{!}} 辞典 https://kids.gakken.[...] 2020-01-20
_[10] 웹사이트 液化空気(エキカクウキ)とは https://kotobank.jp/[...] 2020-01-20
_[11] 웹사이트 液体空気爆薬 https://klchem.co.jp[...] 2020-01-20