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가스에 대해 알아보자

가스 산업의 숨은 조력자, 진공 기술의 모든 것

by 웃으며살자~야! 2025. 7. 21.
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가스 산업에서 진공(Vacuum) 기술은 눈에 잘 띄지 않지만, 가스의 생산, 정제, 저장, 사용에 이르기까지 전반적인 공정의 효율성과 안전성을 높이는 핵심적인 역할을 수행합니다. 진공은 단순히 '비어 있는 공간'이 아니라, 특정 목적을 위해 인위적으로 대기압보다 낮은 압력 상태를 만들어 다양한 물리적, 화학적 작용을 유도하는 필수적인 도구입니다.

가스 산업 현장 곳곳에서 활약하는 진공 기술의 주요 활용 용도를 자세히 살펴보겠습니다.

 

1. 고순도 가스 생산을 위한 정제 및 분리

진공 기술은 혼합 가스에서 특정 성분을 분리하거나 불순물을 제거하여 가스의 순도를 높이는 데 결정적으로 사용됩니다.

  • 진공 증류 (Vacuum Distillation): 끓는점이 높은 액체 혼합물은 상압에서 가열하면 분해되거나 변성될 수 있습니다. 진공을 이용해 전체 압력을 낮추면 물질의 끓는점도 함께 낮아집니다. 이 원리를 이용해 원유 정제 과정에서 열에 민감한 탄화수소들을 더 낮은 온도에서 안전하게 분리하거나, 다양한 산업용 가스를 정제합니다. 이는 에너지 소비를 줄이고, 원치 않는 부반응을 억제하는 장점이 있습니다.
  • 진공 스윙 흡착 (VSA, Vacuum Swing Adsorption): VSA는 특정 기체 분자를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 이용해 혼합 기체를 분리하는 기술입니다. 예를 들어, 공기 중에서 질소를 분리하여 고순도 산소를 생산할 때 사용됩니다. 흡착탑에 압력을 가해 공기 중의 질소를 흡착시킨 후, 진공 펌프를 이용해 탑 내부를 감압(진공 상태로 만듦)하면 흡착되었던 질소가 쉽게 떨어져 나옵니다(탈착). 이 과정을 반복하여 원하는 가스를 연속적으로 분리, 생산할 수 있습니다. PSA(Pressure Swing Adsorption) 공법에 비해 낮은 압력에서 운전이 가능해 에너지 효율이 높은 장점이 있습니다.
  • 탈기 (Degassing): 액체 속에 녹아있는 기체를 제거하는 공정입니다. 예를 들어, 해수 담수화 설비나 화학 공정에서 부식이나 원치 않는 반응을 유발할 수 있는 용존 산소나 기타 가스를 진공을 이용해 제거합니다.

2. 안전하고 정확한 가스 충전 및 취급

가스 용기(실린더)를 충전하거나 고순도 가스를 취급할 때 진공은 필수적인 과정입니다.

  • 용기 내 불순물 제거: 가스를 충전하기 전, 용기 내부를 진공 상태로 만들어 잔류 수분이나 공기, 이전 가스 등 불순물을 완벽하게 제거합니다. 이는 충전될 가스의 순도를 유지하고, 불순물로 인한 용기 내부의 부식이나 가스 간의 위험한 반응을 방지하는 중요한 역할을 합니다. 특히, 수분에 민감하거나 반응성이 높은 특수 가스의 경우 이 과정이 더욱 중요합니다.
  • 액화가스 단열: 액화천연가스(LNG)나 액화질소(LN₂)와 같이 극저온의 액화가스를 저장하고 운송하는 탱크는 이중벽 구조로 되어 있습니다. 이때 내벽과 외벽 사이의 공간을 고진공 상태로 유지하여 열전도를 최소화합니다. 이는 외부의 열이 내부의 액화가스로 전달되는 것을 막아 기화를 방지하고, 장기간 안전하게 액체 상태를 유지시키는 단열재 역할을 합니다.

3. 설비의 안전성 확보를 위한 누출 검사

가스 설비의 미세한 누출은 폭발, 화재, 질식 등 큰 사고로 이어질 수 있습니다. 진공 기술은 눈에 보이지 않는 누출을 정확하게 찾아내는 데 효과적으로 사용됩니다.

  • 헬륨 누출 검사 (Helium Leak Detection): 검사 대상 설비나 배관 내부를 진공으로 만들고, 외부에서 추적 가스인 헬륨(He)을 분사합니다. 헬륨은 분자가 매우 작아 미세한 틈이라도 쉽게 통과합니다. 만약 누출이 있다면 헬륨 가스가 설비 내부로 유입되고, 내부에 연결된 질량 분석기가 이를 감지하여 누출 위치와 누출량을 정밀하게 측정합니다. 이 방법은 반도체 공정 가스 라인, 진공로, 가스 배관 등 높은 기밀성이 요구되는 모든 설비에 적용됩니다.

이처럼 진공 기술은 가스 산업의 품질, 효율, 안전을 책임지는 보이지 않는 핵심 기술로서, 고부가가치 가스 제품 생산과 안전한 산업 환경 조성에 필수적인 역할을 담당하고 있습니다.

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