바이오/재료/화학

Fine Chemical _2018.10 특집 요약(p5~49)

파인 버블의 실용화와 최신 동향

● 자원 이용∙환경 정화를 위한 파인 버블의 활용

직경이 100㎛이하의 미세 기포를 파인 버블이라고 부른다. 오존을 파인 버블로 만들어 폐수 안의 멜라노이진의 분해를 시행한 결과, 평상 시보다 처리 시간이 15%, 소비전량이 30% 감소했다. 메탄하이드레이트의 생성에 파인 버블을 활용한 결과, 하이드레이트가 단시간 내에 형성되기 시작해 형성 속도도 크게 증가했다.

● 파인 버블이 관여하는 반응 환경의 다면성

자연계의 물질은 기체/액체/고체로 크게 구분할 수 있으며 그 경계면을 통한 물질 이동 현상 및 균일상(homogeneous phase)∙ 비균일상(heterogeneous phase)계의 반응 현상이 진행된다. 이와 같은 현상이 진행되는 환경을 큰 의미에서 반응 환경이라고 본다면, 파인 버블이 관여하는 반응 환경은 액체 중에서의 기체와 액체의 경계 면이 존재하는 모든 계열에 대해 기술 혁신을 새롭게 창조해낼 수 있을 것으로 기대된다. 이 글에서는 파인 버블에 관한 기존 보고를 반응 환경의 다면성에 착안해 정리함과 동시에 기체/액체계 반응 환경의 조작 인자에 관한 다면성으로 얻을 수 있는 기초적 지견에 대해 해설한다.

● 배수 처리에서의 파인 버블의 이용과 발생 방법

호기성 활성오니를 사용한 배수 처리에 마이크로 버블을 적용시키기 위해 활성오니로 인한 손상을 저감시킨 새로운 마이크로 버블 기폭장치의 개발을 소개하겠다. 또한 소요 동력을 저감시키면서 가스 용해 성능을 높이는 미세 기포 발생 방법으로서 슬릿이나 막을 사용하는 방법을 소개하겠다.

● 파인 버블을 사용한 세정의 효율화

cm사이즈의 단일 기포와 같은 용적(容積)인 복수의 파인 버블의 총 표면적은 현격하게 크며, 세정 분야에 있어서 기체와 액체의 경계 면의 물리적 흡착 및 물질 수송과 같은 작용이 비약적으로 향상된다. 또한 기체상의 용해와 재(再)기포화와 같은 화학적 효과 및 파인 버블이 입자로서 작용하는 물리적인 충돌 현상과 같은 작용으로 인해 높은 세정 효과를 나타낸다. 파인 버블을 사용한 세정의 효율화에 관한 지금까지의 연구 결과를 정리했다.

● 유기물 첨가에 의한 울트라 파인 버블의 소멸 억제

울트라 파인 버블(UFB) 안정화 기구 해명을 위해 유기물 부착에 의한 효과를 확인했다. 유기물 첨가 UFB를 생성해 동적광산란법(Dynamic Light Scattering, DLS), 투과형 전자현미경, 공진질량측정법을 사용해 UFB의 상태를 조사했다. 그 결과, 유기물의 부착이 UFB의 소멸을 억제한다는 결과를 얻을 수 있었다.

● 파인 버블 기술의 현상과 산업으로의 전망

파인 버블 기술은 일본발(發)의 혁신적인 기술이다. 공급 측에서는 파인 버블 제조 장치 및 계측기기, 수요 측에서는 파인 버블의 세정 분야, 물 처리분야, 농업∙식물 재배 분야, 화학 분야, 의료∙약품 분야 등이 있다. 다분야에서의 활용 가능성이 풍부한 기술이라는 특징이 있다. 파인 버블 기술의 뛰어난 효과가 각 분야에서 인정 받아 산업의 기반적인 기술로서 정착되고 있다.

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