산소 생성 분자체의 작동 원리

산소 발생 분자체의 핵심 작동 원리는 압력 변동 흡착(PSA) 기술에 기반합니다. 이 기술은 분자체의 질소 가스에 대한 높은 선택적 흡착 특성을 활용합니다. 가압 흡착과 감압 탈착의 순환 과정을 통해 산소와 질소가 분리됩니다. 이 공정은 공기 압축, 전처리, 흡착 분리, 그리고 분자체 재생의 네 가지 주요 단계로 구성됩니다.

1. 공기 압축 및 전처리

공기는 먼저 압축기를 통해 0.5~0.7 MPa로 가압됩니다. 그런 다음 냉각기를 통해 냉각되고 냉동 건조기를 통해 수분이 제거되어 깨끗한 압축 공기가 형성됩니다. 이 단계는 후속 흡착 분리를 위한 안정적인 가스 공급원을 제공하고, 수분이 분자체의 성능에 영향을 미치는 것을 방지합니다.

2. 흡착 분리 공정

공기의 주요 성분은 질소(약 78%)와 산소(약 21%)입니다. 두 기체의 분자 크기는 비슷하지만(질소 분자의 동역학적 직경은 약 0.364nm, 산소 분자의 동역학적 직경은 약 0.346nm), 화학적 성질은 서로 다릅니다. 전처리된 공기는 분자체로 채워진 흡착탑으로 유입됩니다. 분자체의 미세 다공성 구조는 질소를 우선적으로 흡착하는 반면, 산소는 동역학적 직경이 작고 확산 속도가 느리기 때문에 질소를 농축하여 생성 가스로 배출됩니다. 이 시점에서 산소 순도는 90% 이상에 도달할 수 있습니다.

3. 분자체 재생 및 사이클링

분자체가 흡착된 질소로 포화되면, 질소를 방출하기 위해 감압하여 재생하고 흡착 용량을 회복합니다. 이 시스템은 일반적으로 이중탑 또는 다중탑 설계를 사용하며, 여러 탑이 교대로 흡착과 탈착을 수행하여 지속적인 산소 생산을 가능하게 합니다. 각 탑의 작동 주기는 흡착, 감압, 세척, 재생, 가압의 5단계로 구성됩니다.