혼합가스란?
순수한 가스를 2종 이상 혼합한 것을 말한다.
혼합가스의 압력
혼합물 내에서의 가스 성분의 농도는 그 성분의 부피를 결정하고, 이는 압력으로 나타낼 수 있다.
이 때의 압력을 부분압력이라 한다. 즉, 부분압력은 혼합가스의 각 성분의 농도에 따라 정해진다.
혼합가스의 압축성
가스는 보통상태에서 압력에 의해 압축되는 성질을 가지고 있다. 또한 온도가 낮아져도 가스는 압축되려는 성질이 있다.
이는 저온상태(겨울철)에서 혼합가스를 운반 또는 저장할 때 가스가 압축되어 혼합된 가스 성분의 변화를 가져올 수 있다.
혼합가스의 요건
-균질성: 혼합가스 성분의 균질성은 혼합가스의 가장 중요한 요건으로 완전히 균질화 되어 있는 것이어야 한다.
-정밀성
제조정밀도: 희망하는 농도와 실제로 얻어진 농도와의 최대 편차를 말한다.
분석정밀도: 분석결과와 실제의 농도로서 추정되는 실제값과의 최대편차를 말한다.
-표시값의 정확성: 분석기기의 정밀도를 의미하며 ±2% 이내로 한다.
혼합가스의 구분
혼합가스의 취급시 주의사항
-온도변화: 일반적으로 용기를 고온 하에서 저장하는 것을 피하여야 한다. 하절기에 직사광선이나 동절기의 장시간
추운곳은 피하도록 해야 한다. 저농도의 혼합가스나 응축이 쉽게되는 경우 특히 온도변화에 민감하다.
-압력변화: 가스 사용시 응축의 위험성을 배제하기 위해서 유량은 100L/Hr이하로 사용하며, 용기내 압력이
최초 압력의 10%선에 도달했을 때 가스사용을 중지하는 것이 좋다.
-공급사양: 특별한 언급이 없는 한 모든 혼합가스는 Mole농도를 기준으로 한다.
용기 저장 온도 범위:-10℃∼50℃
사용온도: 15℃∼25℃
혼합가스의 용도
1)LASER용 가스
-LASER란 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation의 머릿글자를 따서 만든 글로서
"복사선의 유도방출에 의한 빛의 증폭"이란 뜻이다.
-LASER의 응용
정보산업: Audio Compact Disc, Product Code Scanner 등
검사, 계측: Flow Detector 등
의학: Cutting, Drilling-Welding, Marking 등
군사: 무기
-주요 사용 혼합가스
2)조명기구용 가스
3)의료용 혼합가스
-혈중 가스농도 측정용 가스: 혈액중 산소와 이산화탄소의 량을 측정하는 분석장비 교정을 위해 Zero가스와 Span가스로 사용된다.
-혐기성 가스: 혐기성 세포 배양시 산소로부터 보호하고자 사용한다.
-살균용 가스: 상업적인 살균용 가스로 쓰인다.
-폐 기능 측정용 가스: 폐기능 검사 및 분석기 교정용으로 사용한다.
-마취용 가스: 산소와 병용하여 흡기중 산소농도는 30%이상이어야 한다.
-그 밖에 뇌기능 검사용 가스 등이 있다.
4)탈가스(Degassing)용 혼합가스
용융된 상태의 알루미늄은 수소와 나트륨, 칼슘, 리튬 등의 알카리금속과 고체 상태의 입자들이 불순물로 존재한다.
이러한 불순물은 알루미늄 제련후 내부의 공간을 생성시킨다. 이를 방지하기 위해 제련시 몇가지 특수가스를 사용하여
Bubbling을 통해 수소와 기타 불순물을 제거하는 방법이 사용되어지고 있다.
-염소가스(Cl₂)
염소가스는 알루미늄 탈가스 공정에서 가장 좋은 효과를 얻을 수 있는 탈가스제로 쓰인다.
알루미늄 용탕내에서 염소가스는 염화알루미늄(AlCl₃)을 생성하고 이것은 190℃ 이상에서 가스상태로 알루미늄내의 수소를
제거시킨다. 그러나 염소가스는 공기중에서 부식성과 독성이 강한 염산을 생성하므로 위험성이있어 사용상 주의를 요한다.
-순수가스(Ar, N₂)
아르곤이나 질소는 알루미늄 탈가스제로 미국 EPA나 OSHA등에서 사용이 허가된 가스로 현재 많이 사용되어지고 있다.
그러나 이들 가스는 용융된 상태가 염소가스에 비해 깨끗하지 못하고 수소등 불순물의 제거효과가 떨어지는 단점이있다.
-Freon-12(CCl₂F₂)/N₂또는 Ar 혼합가스
이 혼합가스는 염소 및 염소의 혼합가스 대체품으로 사용되어지고 있었으나 가스 혼합기술의 어려움과 오존층 파괴를 막기위한
몬트리올 의정 협정으로 선진국을 시작으로 사용이 금지되고 있는 추세이다.
-RG-46, AGA MiX 14 등의 특수가스
위에서 열거한 탈가스제의 대체품으로 1980년대 후반부터 사용되어지기 시작한 특수가스로 그 조성비 또는 혼합성분을 알 수 없으며,
기존의 탈가스제와 비교, 성능이 좋을 뿐만아니라 사용상 어려울이 없고 무독성이며 취급방법이 용이한 특수가스이다.
5)마그네슘 주조(Magnesium Diecasting)용 혼합가스
마그네슘은 매우 반응성이 좋은 금속으로 800℃이상에서 주조 공정중 산화 또는 질산화물을 형성한다.
이를 막기위해 지금까지는 용융 염과 SO₂또는 분말황등이 사용되어졌다. 그러나 이러한 장점에 비해 2차반응으로 부식성이며 고약한
냄새를 내는 유해물을 생성시킨다. 이러한 유해 부반응을 줄이기 위한 대체품으로 SF6의 혼합가스가 사용되어지고 있다.
SF6의 사용은 기존의 방식에 비해 작업상의 안정성과 더불어 환경보호측면에서도 우수하기 때문에 그 사용이 더욱 늘어나고 있는
추세이다. 이 때 사용되어지는 혼합가스의 비는 시행착오를 거쳐 결정되어지고 있지만 보통 SF6 1%와 Carrier Gas로 사용되어지고
있다. 이러한 기술은 미국을 비롯 캐나다, 유럽 등지에서 사용되어지고 있다.
6)누출검지 및 Gas-Air Tracers용 혼합가스
SF6는 점도가 매우 낮고, 검출하기가 쉬워 장비의 누출감지에 적합하다. 또한 기상학적 연구에서 공기의 흐름을 위한 Gas-Air Tracer로
사용되어지고 있다. 이때 필요한 장비로는 SF6를 0.01ppb까지 검출 할 수 있는 장비와 1X10^-10cc/sec정도의 적은 누출을 검지할
수 있는 장비가 필요하다.
혼합해서는 안되는 가스
