이산화염소(ClO2)란?

이산화염소(분자식: ClO2)는 19세기에 영국의 과학자 험프리 데이비에 의해 발견되었다고 알려져 있습니다.

염소와 비슷한 자극 냄새를 가지며 상온에서는 오렌지색~노란색으로 공기보다 무거운 기체(가스)로서 존재합니다(융점: -59℃, 끓는점: 11℃(101.3kPa))

실험실적으로는 염소산 칼륨에 농황산을 적하하는, 또는 옥산과의 혼합물을 60℃로 가열함으로써 얻어지는 것 외에 공업적으로는 염소산염의 환원 혹은 아염소산염의 산화에 의해 제조되고 있습니다.

이산화염소는 라디칼의 1종으로 강한 산화력을 가지므로 바이러스 제거, 제균, 탈취, 갱곰팡이 등의 기능을 갖는 것으로 알려져 있습니다.

이러한 힘을 이용하여 수영장이나 정수 처리 등의 현장 소독제나 저농도의 공간 제균제로 사용되고 있습니다.

통상적인 이용과 더불어 2001년에 미국에서 발생한 탄저균의 아포가 보내지는 바이오 테러 시에는 건물 제염에 사용된 실적이 있는 등 그 능력은 비상시에도 높게 평가되고 있습니다.

물에 잘 녹는 성질을 가지기 때문에 이산화염소는 가스 그 자체 외에 가스를 녹인 용존액에서의 상태에서도 사용할 수 있습니다.

또한 반응조를 이용하여 대규모로 발생시키는 제조장치부터 태블릿을 물속에 던져 넣기만 하면 되는 간단한 방법까지 이용형태와 발생방법의 조합은 다양하기 때문에 사용량, 사용장면에 따른 효율적인 이용이 가능한 물질입니다.

이산화염소 제균 구조

이산화염소는 산화작용에 의해 표적으로 하는 바이러스 세균 단백질을 변화시킵니다.

구체적인 반응 타깃은 단백질을 구성하는 아미노산 잔기인 트립토판과 티로신이며 반응에 따라 이들을 각각 N-홀밀키누레닌과 도파, 토파라는 물질로 변환합니다.

이 작용에 의해 바이러스, 세균의 구조가 바뀌어 기능이 저하된다고 생각되고 있습니다.

바이러스, 세균 외에 곰팡이에도 직접 작용하여 그 구조를 변화시켜 살균할 수 있습니다.

분야
용도
비 고
제지업계
종이펄프의 표백
종이 펄프의 표백 ECF 표백(염소가스를 사용하지 않는 환경부하가 낮다고 알려져 있는 펄프 표백법)에 사용
음료수
섭취
내용 일일 섭취량(TDI)이 29μg/kg 체중/일(아염소산이온으로)로 설정되어 있다.
식품첨가물
밀가루처리제
성분규격 없음
수영장
수영장 물의 소독
이산화염소 농도는 0.1mg/l 이상, 0.4mg/l 이하여야 한다.
※ 아염소산 농도는 1.2mg/l 이하여야 한다.
정수
소독
수돗물 사용 실적 없음
의료
가스 멸균기
해당제품은 없음.
잡화류
제균용품
규정없음
의약품, 의약외품이 아닙니다

이상과 같이 이산화염소는 다양한 용도로 사용되고 있으나 이산화염소가스의 환경 중 농도 기준치는 현재 마련되어 있지 않습니다.

다만, 미국 직업안전위생국(OSHA)에서 이산화염소가스의 직업성 폭로의 기준치로서 8시간 가중평균치(TWA, 대다수의 노동자가 그 농도에 1일 8시간, 1주 40시간 노출되어도 건강에 악영향을 받지 않는다고 여겨지는 농도)가 0.1ppm으로 정해져 있기 때문에 이 값이 참고되는 경우가 많은 것 같습니다.

 

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전기와 자기는 관계에 대해서

전기와 자기의 역사는 고대 그리스 때부터 시작된다.

자기에 관해서는 철을 끌어당기는 돌(자철광)이 이상한 돌로 알려져 있었다.

그리고, 이 돌의 산지 소아시아의 마그네시아를 따서, "자석"(자석)이라는 말이 생겨났다고 합니다.

또한 이 돌은 나무조각에 얹어 물에 띄우면 일정한 방향을 가리키는 특수한 성질을 지녀 중세 원양 항해에 귀중한 역할을 하였다.

한편, 전기 현상에 대해서도, 장식품의 호박에 마찰하면 깃털등을 빨아들이는 점에서, 예로부터 사람들의 주의를 끌어 왔다.

"전기"라는 말은 호박의 그리스 이름인 일렉트론에서 유래했다.

이와 같이, 예로부터 알려져 있던 전기와 자기와는 서로 매우 비슷한 성질이 있는 것을, 차츰 알게 되었다.

그렇다면 양자의 관계에 눈을 돌리는 사람이 나타나는 것은 당연하다고 할 수 있을 것이다.

실제, 양자의 관계를 시사하는 현상으로서 낙뢰 시에 나침판이 어긋나는 현상을 발견한 사람도 있었지만, 전기와 자기와의 관계에 대한 결론을 내지못하였다.

16세기의 대표적 과학자 길버트 등은 전기와 자기는 서로 관련이 없는 이질적인 것이라고까지 말하고 있다.

정전기만이 전기라고 생각되고 있던 시대에서는, 양자의 관련을 발견하기 어려웠던 것도, 사실 이야기일 것이다.

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바닷물의 염분이 변화하는 것은 표층에서의 증발과 담수의 유입

바닷물에 녹아있는 것이 무엇이냐고 물으면 "소금"라는 답이 많이 돌아올 것입니다.

바닷물에 녹아있는 "소금"의 주성분은 강전해질 나트륨과 칼륨, 마그네슘, 칼슘 등의 양이온 성분(Na+, K+, Mg2+, Ca2+, etc.)과 염소와 브롬, 황산 등의 음이온 성분(Cl-, Br-, SO42-)입니다.

바닷물에 녹아 있는 이온 성분의 총량을 염분(Salinity)이라고 합니다.

이들 이온 성분의 농도나 성분 비율은 거의 동일하지만 해양 표면 부근에서는 담수의 유입이나 증발로 약간의 염분 변화가 생기기 때문에 해역에 따른 특징을 보입니다.

예를 들면, 아열대 해역에서는 증발이 담수 유입을 웃돌기 때문에 고염분(34~37.5㎎), 아한대 표면은 그 반대로 저염분(32~34㎎)인 것이 특징입니다.

아열대에서 증발한 물이 아한대에 강우로 초래되는 것이 일반적인 생각입니다.

아열대의 염분을 대략 34~37㎎으로 기록했는데 북태평양과 북대서양의 아열대에서 비교하면 각각 34~35.5㎎과 36~37.5㎎으로 북대서양이 고염분입니다.

이 약간의 차이가 해양심층순환을 특징으로 합니다.

해양의 염분 정리

① 아열대역 표면의 물에서는 증발이 탁월하여 고염분화, 아한대에서는 담수 유입이 탁월하여 저염분화됩니다.

② 북대서양의 표면수는 고염분입니다.

북대서양의 고위도에까지 염분 34.5 이상의 고염분수가 분포하고 있습니다.

③ 고염분 북대서양 아한대의 물이 겨울철에 수온이 2℃까지 저하되었을 때의 밀도를 계산했습니다.

④ 북대서양에서는 멕시코 만류에 의해 북상한 고염분수가 겨울철에 식혀 가라앉으면서 심층수가 형성됩니다.

 

 

냉각탑(쿨링타워)에 대해서

공조설비·냉난방설비에 사용되고 있는 '냉각수'를 식히기 위한 장치입니다.

'냉각수'란?

예를 들어 냉방 등을 사용한 경우 냉동기 응축공정에서 열을 빼앗는 역할의 물을 말합니다.

물이 차가울 때는 정상적으로 기능하지만 장시간 공조설비 사용 등으로 인해 물 자체가 너무 따뜻해질 수 있습니다.

이때 냉각탑(쿨링타워)이 관여해 냉각수를 식히는 역할을 하고 있습니다.

공조 설비 등이 있는 건물, 빌딩에는 냉각탑(쿨링 타워)이 설치되어 있습니다.

또 공장 등에서도 냉각탑(쿨링타워)이 설치돼 냉동기의 정상적인 운전을 뒷받침하고 있습니다.

냉각탑(쿨링타워)의 '냉각수 식히는 방법'이란?

냉각탑(쿨링타워) 내에서의 '냉각수 식히는 방법'에는 '건구 온도'와 '습구 온도'가 깊게 관련되어 있습니다.

'건구 온도'란 일반적으로 '기온' 등으로 부르는 온도를 말하며 일반적인 온도계로 측정할 수 있는 것입니다.

외기에 직접 온도계가 닿음으로써 현재 온도를 측정할 수 있는 구조로 되어 있습니다.

습구 온도란?

계측기의 온도를 감지하는 부분을 물에 적신 천 등으로 덮어 온도를 측정한 수치입니다.

'습구 온도'는 '건구 온도'를 웃돌지 않고 습한 공기의 수증기량 등이 관여하고 있습니다.

적신 천 등으로 측정한 온도는 '냉각수용 온도'라고 할 수 있기 때문에 냉각탑(쿨링타워) 등에 사용되고 있습니다.

냉각탑(쿨링타워)의 성능을 확인하는 경우나 정상적으로 기능하고 있는지를 확인하기 위해 지표로 이용되는 경우가 많이 있습니다.

일반적으로 냉각탑(쿨링타워) 내에서 냉각수를 식히는 방법은 다음과 같은 2종류입니다.

현열량 변화에 따른 냉각법

잠열량 변화에 따른 냉각법

'외기 습구 온도'를 설명하기 위해 2가지 냉각법을 간단히 정리해보겟습니다.

현열량 변화에 따른 냉각법

'현열량 변화에 따른 냉각법'은 냉각탑(쿨링타워) 내에 유입된 공기와 관내를 흐르는 냉각수와의 간접 접촉에 의한 냉각법입니다.

쉽게말하자면 물을 공기로 식힌다라고 생각해도 될 것같습니다.

일반 가정의 공조 설비 등에 사용되고 있거나 PC 등에도 사용되는 냉각법입니다.

냉각수가 공기와 접하는 빈도가 많아지면 냉각할 수 있는 속도를 앞당길 수 있지만 외기가 따뜻할 경우 시간이 필요할 수도 있습니다.

또한 외기가 너무 낮은 경우 등은 냉각수가 동결되는 등의 원인이 되기 때문에 많은 기업에서는 잠열량 변화에 따른 냉각법을 채택하는 경우가 많아지고 있습니다.

잠열량 변화에 따른 냉각법

잠열량 변화에 따른 냉각법은 냉각탑(쿨링타워) 내의 냉각수를 일부만 증발시켜 냉각수 자체를 식히는 방법입니다.

1%의 물이 증발함으로써 나머지 99%의 물의 온도를 약 6℃ 낮출 수 있습니다.

물의 기화열은 매우 크고 놀라울 정도의 힘이 있습니다.

증발에 의해 냉각수의 온도를 낮추는 방법이므로 포화 수증기량에 도달한 경우에는 증발할 수 없게 됩니다.

따라서 '외기 습구 온도'보다 냉각수 온도를 낮출 수 없습니다.

냉각탑(쿨링타워)에서의 냉각방법은 2가지가 있다고 말슴드렸잖아요.

그 중 '잠열량 변화에 의한 냉각법'으로 영향을 받는 온도가 '외기 습구 온도'라고 불리며 냉각탑(쿨링타워)의 기능에 크게 관여하고 있는 온도입니다.

'현열량 변화에 따른 냉각법'은 외기 습구 온도가 아닌 건구 온도가 냉각탑의 기능에 큰 영향을 주고 있습니다.

구체적으로 냉각탑(쿨링타워)의 외기 습구 온도가 어떻게 사용되는지 확인하고 알아보도록하겠습니다.

냉각탑(쿨링타워)의 외기 습구 온도 역할

'잠열량 변화에 따른 냉각법'을 채택하고 있는 냉각탑(쿨링타워)을 효율적으로 가동시키기 위해서는 여러 조건이 필요하지만 주요 조건은 이래와 같습니다.

외기 습구 온도를 제어 시스템 설정값으로 사용하고 있다.

외기 습구 온도를 측정하는 기기가 정확할것.

외기 습구 온도 측정기가 유지 보수되어 있을 것.

'외기 습구 온도'는 '냉각탑(쿨링 타워)'을 가동시키기 위해 설정하는 온도입니다.

냉각탑(쿨링타워) 내 상황을 파악하는 데 중요하며, '외기 습구 온도'보다 '냉각수 자체의 온도'가 떨어지지 않습니다.

'외기 습구 온도'를 확인해 두면 냉각수의 온도를 파악할 수 있기 때문에 정확하게 측정하기 위한 노력이 필요합니다.

'외기 습구 온도'를 이해하기 위해서는 '냉각탑(쿨링타워) 접근 온도'도 이해해 둘 필요가 있습니다.

냉각탑(쿨링타워)의 접근 온도는 뭘까요.

'외기 습구 온도'와 비교하면서 설명해 보갰습니다.

냉각탑(쿨링타워)의 '외기 습구 온도'와 '접근 온도'

원래 냉각탑(쿨링 타워)에서 「냉각수를 식힌다」 는, 「외기 습구 온도와 어프로치 온도」가 관계하고 있습니다.

어프로치 온도란?

외기 습구 온도와 냉각탑(쿨링타워) 출구에서 냉각수 온도 차이를 말합니다.

설명한 바와 같이 냉각수 온도는 '외기 습구 온도'를 밑도는 일이 없습니다.

따라서 '외기 습구 온도'가 저하되면 '냉각수 온도와의 차이'가 커집니다.

예를 들어 '외기 습구 온도'가 10℃일 경우 냉각탑(쿨링타워)의 부하가 100%가 될 수 있습니다.

이 때, 어프로치 온도가 8℃를 나타내, 실제의 냉각탑(쿨링 타워) 출구에서의 냉각수 온도는 18℃가 됩니다.

냉각탑(쿨링타워)의 부하란?

실제로 냉각탑(쿨링타워)이 가동됨에 따라 '어느 정도의 부하가 걸리는가'를 나타내는 수치이지만 냉각탑(쿨링타워) 부하가 100%에서는 상당한 에너지를 사용하고 있습니다.

그 때문에, 보통은 냉각탑(쿨링 타워) 부하는 50%이하가 되도록 조정합니다.

이때 부하를 낮추기 위해 사용하는 것이 '외기 습구 온도'입니다.

'외기 습구 온도'가 냉각수의 최저 온도이기 때문에 냉각수를 몇도로 할지 조정합니다.

조정에 성공하면 냉각탑(쿨링타워)의 부하를 낮출 수 있게 됩니다.

실제로 냉각탑(쿨링타워)에 부하를 너무 많이 걸면 장기간 사용할 수 없게 되거나 냉난방의 조정이 효과가 없게 되는 등의 불량품으로 연결됩니다.

완전히 고장이 나면 당분간 공조 설비를 사용할 수 없게 되어 고액의 수리비가 필요할 수 있으므로 가능한 부하를 줄여 가동하도록 유의하는 것이 좋습니다.

냉각탑(쿨링타워)을 효율적으로 가동시키는 외기 습구 온도

냉각탑(쿨링타워)을 효율적으로 가동하려면 3가지 조건이 필요하다고 말했습니다.

각각에 대해서 자세히 설명하겠습니다.

외기 습구 온도를 제어 시스템 설정값으로 사용하고 있다

'외기 습구 온도'는 '냉각수의 최저 온도'라고도 할 수 있습니다.

따라서 냉각수가 필요 이상으로 너무 차가워지지 않습니다.

전술한 바와 같이 외기에 의한 냉각이라면 온도차에 의한 동결 등의 원인이 됩니다.

그러나 냉각수가 '외기 습구 온도'를 밑돌지 않는 것을 근거로 냉각탑(쿨링타워)이 설정한 온도에서 효율적으로 가동되고 있는 것을 확인할 수 있게 됩니다.

외기 습구 온도 변화에 따라 냉각수 출구 수온이 어떻게 변화하는지를 이해해 두는 것이 중요합니다.

외기 습구 온도를 측정하는 기기가 정확하다

'외기 습구 온도'를 측정하려면 기기가 필요합니다.

당연히 기기류가 고장난 것은 정확한 수치를 측정하는 것은 불가능합니다.

'외기 습구 온도'를 정확하게 측정할 수 없어 '냉각수 온도 관리'가 불가능해집니다.

결과적으로 필요 이상으로 너무 냉각되거나 장시간 냉각탑(쿨링타워)이 가동되는 원인이 됩니다.

필요 이상의 에너지를 소비하는 원인이 되기 때문에 냉각탑(쿨링타워)의 열화가 빨라지고 과잉 작용해 전기 소비량도 많아질 가능성이 높아집니다.

냉각탑(쿨링타워)을 효과적으로 가동시키려면 '외기 습구 온도'를 정확하게 측정할 수 있는 상태를 유지해야 합니다.

외기 습구 온도 측정기가 유지 보수되고 있어야합니다.

지금까지의 내용을 고려하면 '외기 습구 온도'는 냉각탑을 효율적으로 가동시키기 위한 중요한 수치가 되므로 측정기를 정기적으로 유지보수할 필요성이 있습니다.

'외기 습구 온도'는 '제어 시스템'의 기능도 하고 있기 때문에 정확한 수치를 계속 측정해야 합니다.

따라서 기기류의 유지보수는 정기적으로 실시해야 합니다.

항상 정상적으로 사용 할 수 있는 상태가 이상적이기 때문에 매일 점검하는 것 외에 월 1회 정도는 전면적인 유지 보수를 실시하는 것이 이상적이라고 생각합니다.

알기쉽게 다시 요점 정리를해보면

냉각탑(쿨링타워)의 외기 습구 온도는 냉각탑을 효율적으로 가동시키기 위한 중요한 수치입니다.

냉각수를 식히는 방법에는 '현열량 변화에 따른 냉각법' '잠열량 변화에 따른 냉각법' 두 종류가 있으며 '외기 습구 온도'가 관련된 것은 '잠열량 변화에 따른 냉각법'입니다.

'잠열량 변화에 따른 냉각법'은 물이 증발할 때 발하는 열량을 이용한 냉각 방법으로 '외기 습구 온도'가 냉각수의 최저 온도가 됩니다.

냉각탑(쿨링타워)을 효율적으로 가동시키려면 '외기 습구 온도'를 정확하게 측정해야 하며, '제어 시스템으로 사용', '측정이 정확', '유지보수'가 중요합니다.

매일 점검과 더불어 정기적으로 유지 보수하여 '외기 습구 온도'를 정확하게 측정합니다.

그것에 의해, 냉각탑(쿨링 타워)에의 부하를 경감할 수 있게 되어, 장기적으로 냉각탑(쿨링 타워)을 계속 사용할 수 있게 됩니다.

 

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