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질소: 질소란 무엇이고 어디에 사용되나요?

Nitrogen Industrial Gases Basic Theory Compressed Air Wiki Compressed Air

우리가 숨쉬는 공기에서 가장 큰 부분을 차지하는 것이 질소라는 것을 알고 계십니까? 사람이 생존하기 위해서는 산소가 필요하지만 공기는 78%가 질소로 구성되어 있고, 21%만 산소가 차지하고, 나머지는 극소량의 다른 가스로 구성되어 있습니다. 인체에서는 질소를 사용하지 않지만 질소는 다양한 산업 분야에서 매우 유용하게 사용됩니다. 간단히 말해서, 무한한 응용 분야에서 질소를 그대로 사용 가능하므로 현재 연간 질소 비용의 몇 분의 일만으로도 필요한 순도를 달성할 수 있습니다. 

질소란?

질소란?
무엇보다 질소는 불활성 가스입니다. 질소는 무색, 무취하고 생명을 지탱하지 않지만, 식물의 성장에 중요하며 비료의 핵심 성분입니다. 질소는 조경 분야 외에도 광범위하게 사용됩니다. 고체 질소를 추출할 수도 있지만 대부분의 경우 질소는 액체 또는 기체 형태로 존재합니다. 액화질소는 재생 기술과 의료 연구 등에서 식품 및 연구 재료를 급속 냉동할 수 있는 냉매로 사용됩니다. 여기서는 설명을 위해 질소 가스를 중심으로 살펴보겠습니다.

질소는 다른 가스에 노출될 때 매우 예민하게 반응하는 산소와 달리 반응이 없기 때문에 널리 사용됩니다. 화학적 조성으로 인해 질소 원자를 나누어 다른 물질과 반응하게 하려면 더 많은 에너지가 필요합니다. 반면에 산소 분자는 쉽게 쪼개지므로 가스가 훨씬 민감하게 반응하게 해줍니다. 질소 가스는 정 반대로 필요 시 화학 반응을 일으키지 않는 환경을 제공합니다.

질소의 반응성 부족은 질소의 가장 큰 자질이며 이로 인해 느린 산화와 빠른 산화를 방지하는 데 사용됩니다. 회로판과 기타 소형 부품을 생산하는 과정에서 부식의 형태로 느린 산화가 발생할 수 있는 전자 산업은 이러한 용도의 완벽한 예입니다. 느린 산화는 식음료 산업에서도 낯설지 않습니다. 여기서는 최종 제품을 효과적으로 보호하기 위해 공기를 빼내거나 채우는 데 사용됩니다. 폭발과 화재는 산소를 연료로 사용해야 하는 빠른 산화의 좋은 예입니다. 질소를 활용하여 용기에서 산소를 제거하면 이러한 사고가 발생할 가능성을 줄일 수 있습니다.

응용 분야에서 질소를 사용해야 하는 경우 세 가지 주요 방법으로 가스를 얻을 수 있습니다. 첫째, 현장 질소 탱크를 임대하여 가스를 제공합니다. 둘째, 고압 병에 질소 가스를 담아 제공합니다. 셋째, 압축공기를 사용하여 자체적으로 질소를 생성합니다. 질소를 구매하거나 임대하려면 제3자 공급업체와 거래해야 하므로 매우 불편하고 비효율적이며 많은 비용이 필요합니다. 따라서 많은 기업이 임대를 철회하고 질소를 자체적으로 생성하여 응용 분야에 맞게 금액, 순도 및 압력을 제어할 수 있게 되었습니다. 그 밖의 이점으로는 가격이 안정되고, 운송비 또는 지연이 발생하지 않으며, 극저온 보관, 증발 손실, 완전히 비워지지 않은 고압 용기 회수 등과 관련한 위험이 발생하지 않습니다.

두 가지 유형의 질소 발생기 즉, 멤브레인 질소 발생기와 PSA(Pressure Swing Adsorption) 질소 발생기가 있습니다. PSA 질소 발생기를 사용하면 99.999% 또는 10PPM(parts per million) 이상의 매우 높은 순도의 질소를 얻을 수 있습니다. 이에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하십시오.

질소 가스의 실질적인 응용 분야를 몇 가지 들어 보십시오.

질소는 불활성 가스이며 다양한 산업에서 광범위하게 사용됩니다. 아래에서 질소 가스가 사용되는 일반적인 산업 분야에 대해 살펴보십시오.

관련 문서

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