멤브레인 질소 발생기의 모든 것! 원리, 장점, 그리고 활용 방법

멤브레인 기술을 사용하여 질소 생산을 완벽하게 통제할 수 있다는 사실, 알고 계신가요? 주기적으로 질소가 필요한 경우, 멤브레인 질소 발생기를 매우 유용하게 사용할 수 있습니다. 질소 발생기는 크게 두 가지로, 멤브레인 발생기와 PSA(압력 스윙 흡착) 발생기가 있습니다. 아트라스콥코에서 멤브레인 질소 발생기의 작동 원리, 장점 및 단점을 알려드립니다.

멤브레인 질소 발생기는 비교적 간단한 원리로 작동합니다. 핵심 장치는 고분자 섬유로 채워진 멤브레인 모듈로, 직경이 약 10cm 정도입니다. 이 모듈은 공기 중에서 질소를 분리하는 역할을 합니다.

먼저, 건조하고 깨끗한 압축 공기가 멤브레인 모듈로 들어옵니다. 공기는 모듈 내부의 고분자 섬유를 통해 흐르게 되는데, 이 과정에서 공기 중의 물, 산소, 일부 아르곤이 멤브레인 섬유를 통해 빠져나가게 됩니다. 섬유를 통과하는 동안 각 분자는 서로 다른 속도로 투과됩니다. 예를 들어, 물은 가장 빠르게 투과되고, 산소는 그 다음으로 빠르게 투과됩니다. 아르곤과 질소는 느리게 투과되지만, 산소와 수분이 제거된 후에는 주로 질소만 남게 됩니다.

이 과정에서 섬유 벽을 통해 투과된 물, 산소, 아르곤 등은 '배기' 가스를 통해 외부로 배출됩니다. 이를 통해 멤브레인 내부의 과압을 방지하고 효율을 유지합니다.

▲ 왼쪽부터 아트라스콥코 압축공기 필터, 드라이어

일부 멤브레인 발생기에는 필요한 필터와 건조기가 이미 내장되어 있어, 경우에 따라 추가적인 필터를 컴프레서와 질소 발생기 사이에 설치하지 않아도 됩니다. 멤브레인 섬유는 수증기를 어느 정도 처리할 수 있지만, 액체 상태의 물이 포함된 공기는 멤브레인에 악영향을 미치므로 공기에 액체 상태의 물이 포함되지 않도록 하는 것이 중요합니다. 이를 위해 발생기에 냉각 건조기와 같은 수분 분리 솔루션이 필요합니다.

흡입 공기를 철저히 처리하면 멤브레인을 보호하고, 발생기의 긴 수명을 보장할 수 있습니다. 이는 궁극적으로 질소의 순도를 유지하고 장비의 효율성을 극대화하는 데 필수적입니다.

일반적인 설치 방식은 다음과 같습니다. 공기 처리 장치가 컴프레서에서 발생기로 들어오는 공기를 깨끗하고 건조하게 만든 후, 멤브레인 모듈로 전달됩니다. 이 과정에서 물, 산소 및 기타 불순물이 제거되고, 최종적으로 높은 순도의 질소가 생성됩니다.