모터 회전에 의해 분산된 미세 기포들를 함유한 유입수에서 분리된 혼합기체의 성분 특성
Characteristics of mixed gases separated from water including small sized bubbles scattered by motor rotation
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초록
수중에서 산소의 분리량을 효과적으로 증가하기 위해 날숨을 이용할 수 있다. 날숨에는 호흡에 필요한 산소와 질소 그리고 이산화탄소가 포함되어 있으며, 이산화탄소의 양을 감소할 수만 있으면 수중 호흡에 이용이 가능하다. 이산화탄소를 감소하기 위해 이산화탄소만 선택적으로 분리하는 멤브레인을 사용할 수 있지만, 이산화탄소의 감소율을 일정하게 유지하기 위해서는 적절한 주기로 멤브레인을 청소해야 하는 문제가 있다. 본 논문에서는 날숨에 포함된 이산화탄소를 연속적으로 감소하기 위해 날숨의 특성을 갖는 혼합기체와 물의 접촉 면적을 증가하는 믹서를 이용하였으며, 이로인해 물에는 작은 직경을 갖는 미세 기포가 측정되었다. 이렇게 생성된 미세 기포를 포함하는 물을 멤브레인에 공급하면서 중공사의 내경으로 기체를 분리하였다. 믹서에 공급되는 기체량을 1 LPM에서 5 LPM으로 1 LPM 씩 증가하면서물에 믹싱을 하였으며, 이때 분리된 기체의 성분을 분석하였다. 분리된 기체에 포함된 이산화탄소의 양이 원래의 혼합기체에 포함된 이산화탄소에 비해 감소하였다. 믹싱되는 혼합기체의 양이 증가함에 따라 분리된 기체에 포함된 이산화탄소의 양도 증가하는 경향이 있었으나, 이산화탄소의 감소 특성이 비교적 우수하게 나타났다.
Abstract
Exhalation gases can be used to effectively increase the amount of separation of oxygen underwater. Exhalation, which contains oxygen, nitrogen, and carbon dioxide for breathing can be used for underwater breathing as long as the amount of carbon dioxide can be reduced. To reduce carbon dioxide, a membrane that selectively separates carbon dioxide from exhalation may be used, but the membrane needs to be cleaned at an appropriate interval to maintain the carbon dioxide reduction rate at proper levels. In this thesis, a mixer that increases the contact area between water and a mixed gas with exhalation characteristics was used to continuously reduce the carbon dioxide contained in the exhalation. Water, including the small-sized bubbles generated by the mixer, was supplied into the membrane; then, the dissolved gases were separated by a membrane module with many hollow fibers. The amount of gas supplied to the mixer with water was increased from 1 LPM to 5 LPM by 1 LPM and the components of the separated gas were analyzed by gas chromatography. The amount of carbon dioxide contained in the separated gas was reduced compared to the carbon dioxide contained in the original mixed gas. As the amount of mixed gas was increased, the amount of carbon dioxide contained in the separated gas also tended to increase, but the reduction of carbon dioxide was relatively successful.
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