수처리 현장에서 나노버블을 안정적으로 대량 발생시키기 위해서는 단순한 기액 혼합 방식만으로는 한계가 있습니다. 일반적인 벤투리 관이나 공기 흡입형 펌프는 압력이 낮아 기포 크기가 수십 마이크로미터 이상으로 커져 수면 위로 빠르게 소실되거나 용존 효율이 급격히 떨어지는 문제가 발생합니다. 이를 극복하기 위해 당사에서는 10바(bar) 이상의 초고압 상태에서 다단 기계적 전단과 유체 충돌 메커니즘을 융합한 고유의 특수 나노버블 펌프 구조를 설계하여 현장에 적용하고 있습니다.
본 발생 시스템의 핵심은 크게 1차 다단 전단 캐비테이션과 2차 다공 엇갈림 충돌 초미세화의 2단계 구조로 구성됩니다.
첫째, 1차 전단 단계에서는 펌프 케이싱 내부로 고압 유입되는 유체와 기체 혼합물을 향해 특수 설계된 다단 블레이드(치차 형태의 고속 칼날 임펠러)가 연속적으로 배치됩니다. 시스템 운전 압력을 10바(bar) 이상으로 강하게 유지하면서 모터의 고속 회전축과 결합된 다단 치차 칼날이 고압 공기 방울을 미세한 단위로 수만 번 물리적으로 쪼개고 강타합니다. 이 과정에서 유체 내에 극심한 압력 구배와 함께 고밀도 전단 응력 및 강력한 캐비테이션 현상이 유도되어 기포의 1차 나노화가 급속도로 진행됩니다.
둘째, 1단 펌프 영역을 통과한 가압 기액 혼합 유체는 후단에 직결된 특수 초미세화 노즐 장치로 진입합니다. 이 초미세화 기구 내부에는 미세한 구멍(오리피스)이 복수로 천공된 복합 플레이트가 내장되어 있으며, 각각의 구멍들이 서로 직선으로 통과하지 않고 엇갈리게 비껴 나가도록 정밀 가공되어 있습니다. 10바(bar)의 높은 압력으로 밀려 들어온 미세 기액 유체가 이 엇갈린 구멍들을 통과하면서 서로 정면과 측면에서 격렬하게 충돌하고 급격한 감압 팽창을 일으킵니다.
이러한 상호 엇갈림 유체 충돌 과정을 통해 잔류 마이크로 기포까지 완벽하게 분쇄되면서 수중에는 200나노미터 이하 크기의 고밀도 초미세 나노버블이 폭발적으로 생성됩니다. 생성된 나노버블은 자체 부력이 거의 작용하지 않아 브라운 운동을 하며 수중에 수개월간 체류하고, 높은 비표면적과 음전하(제타 전위)를 띠어 난분해성 유기물 분해 및 고효율 산소·오존 용존에 탁월한 성능을 발휘합니다.
실제 산업 현장에 장비를 시공하여 장기 연속 가동할 때 고려해야 할 핵심은 10바(bar) 이상의 초고압과 고속 회전에 견딜 수 있는 샤프트 메카니컬 씰(Mechanical Seal)의 내구성 확보와 캐비테이션에 의한 임펠러 마모 방지 재질 선정입니다. 당사에서는 내마모성과 내식성이 우수한 서스(SUS316L) 계열 소재와 정밀 가공 블레이드를 적용하여 염색 공단 폐수나 염분 및 슬러지가 섞인 악조건 속에서도 막힘이나 고장 없이 연속 운전이 가능한 구조적 안정성을 완성했습니다.
여기서 독성 및 화학성이 없는 물에는 굳이 SUS316을 사용하지말고 SUS304도 충분히 견디므로 경제성을 따져서 사용하면 됩니다.
일반적으로는 SUS304를 사용해도 무방합니다만 식품을에 적용되는것은 무조건 SUS316을 사용하시기 바랍니다.
답글 남기기