액체질소를 만드는 주요 원리는 무엇인가요?

Question

액체질소를 만드는 주요 원리는 무엇인가요?

액체질소의 생산 방법과 그 과정에 대해서 알려주세요.

그런 액체질소는 어떤 분야에서 활발하게 활용되고 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.

액체질소를 만드는 주요 원리는 압축과 냉각입니다. 공기의 약 78%는 질소로 이루어져 있기 때문에, 공기를 압축하면 질소의 비율이 높아집니다. 압축된 공기는 냉각기에서 냉각되어 액체질소가 됩니다.

액체질소를 만드는 공정은 크게 다음과 같은 단계로 이루어집니다.

1. 공기 압축

공기를 압축하여 질소의 비율을 높이는 단계입니다. 압축기는 공기를 압축하여 온도를 높이는 역할을 합니다.

1. 냉각

압축된 공기를 냉각하여 액체질소로 만드는 단계입니다. 냉각기는 공기의 온도를 낮추는 역할을 합니다.

1. 액체질소 분리

액체질소와 기체질소를 분리하는 단계입니다. 분리기는 액체질소와 기체질소의 밀도 차이를 이용하여 액체질소를 분리하는 역할을 합니다.

액체질소를 만드는 공정은 일반적으로 압축기, 냉각기, 분리기로 구성된 액화 시설에서 이루어집니다.

액화 시설은 크게 공정용과 소형용으로 나눌 수 있습니다. 공정용 액화 시설은 대량의 액체질소를 생산하는 데 사용되며, 소형용 액화 시설은 소량의 액체질소를 생산하는 데 사용됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 강종훈 과학전문가입니다.

액체질소를 생성하는 방법은 랭킨 사이클(Rankine Cycle)을 사용하는 것입니다. 아래는 간단한 설명입니다:

압축: 공기를 압축기로 펌프하여 압축합니다. 이로써 온도가 상승하고, 압력도 증가합니다.

냉각: 압축된 공기는 냉각기로 전달됩니다. 여기서 열을 제거하여 공기를 냉각합니다.

확장: 냉각된 공기는 확장기(Expander)를 통해 확장됩니다. 이로 인해 공기는 냉각되고, 압력과 온도가 감소합니다.

열 교환: 확장된 공기는 열 교환기를 통해 압축 단계에서 나온 뜨거운 공기와 열을 교환합니다. 이 과정은 열을 효율적으로 회수하고 온도를 낮춥니다.

액체화: 확장기에서 나온 공기는 액체 질소로 액체화됩니다. 이때 액체 질소는 매우 낮은 온도에서 저장됩니다.

이 과정을 통해 액체 질소를 생산하게 됩니다. 이러한 액체 질소는 과학 연구, 의료, 식품 저장 및 산업 분야에서 다양하게 활용됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 손호현 과학전문가입니다.

액체질소란 공기 중에 있는 질소를 액체로 만든 것입니다.

질소는 공기의 78%를 차지하는 무색, 무미 그리고 무취의 기체입니다.

영하 196도로 낮출 수 있다면 액체로 만들 수 있습니다.

주로 의료용이나 산업용으로 쓰입니다.