□ 모션리스 믹서로도 불리는 스태틱 믹서는 이미 1874년에 연료를 혼합하는 데 사용되면서 현재 미국에만 2,000여개의 특허와 8,000건 이상의 문헌자료가 있고, 상업적인 모델만도 30여개가 된다.
□ 이제는 장치 산업에서 표준적인 장치로 정착이 되면서 새로운 모델과 응용이 지속적으로 개발, 전개가 확대되고 있다. 물론 스태틱 믹서는 CSTR과 비교하여 설치 면적, 비용이 저렴하고, 회전체가 없으며 펌프 이외에 새로운 동력이 필요 없어 전체적으로 비용이 저렴하고, 짧은 체류시간의 장점이 있으나, 커다란 압력 강하가 발생한다.
□ 장치 산업에서의 가장 핵심은 혼합이다. 단일상에서 섞이는 유체의 혼합을 비롯하여, 액상에서 가스의 분산과 열전달의 향상, 연속상인 액체 속에서 안 섞이는 액체의 분산 및 고체의 혼합 등을 들 수 있다. 따라서 스태틱 믹서는 액체-액체, 기체-액체, 고체-액체와 고체-고체 등 화학 및 석유화학 공업에서 식품, 의농약, 페인트, 종이와 펄프, 고분자, 물 및 폐수처리 등 전 산업에 걸쳐 사용되고 있다.
□ 흐트러지지 않은 정상류에서의 낮은 혼합은 조성의 공간적 불균일을 초래하기 때문에 전통적인 스태틱 믹서는 지름과 접선 방향의 재분배를 통하여 유체의 균일화를 만들도록 설계되었다. 마찬가지로 위와 같은 흐름은 시간적인 불균일도 동시에 초래된다. 스태틱 믹서의 특성은 시간적인 변량에서 체류시간분포(RTD)와 공간적인 변량의 주름 두께로 평가가 가능하다.
□ 얼마나 플러그유체와 근접하는가의 평가는 최초 출현시간, tf로 해석이 가능하다. 상대적인 비교를 위하여 평균 체류시간, ta로 나누어( tf/ta, 단위없음) 평가한다. tf/ta 값은 사각 닥트는 0.477, 5% 반응시간을 감안한 원형통은 0.513, 16요소의 Kenics 믹서는 0.598에서 요소가 40개로 증가한 경우 0.676 등을 볼 수 있고, 익스트루더는 0.750까지 높아짐을 알 수 있다.
□ 주름 두께는 분배 혼합의 정량화에 이용한다. 파이프에 믹서가 한개 있는 경우 유체는 반으로 갈라진 후 다시 만난 후 다음 요소에서 다시 똑같은 현상을 반복하기 때문에 믹서 요소의 수를 n이라 하면, 혼합의 수는 2ⁿ으로 나타낼 수 있고, 믹서의 형태에 따라 Kenics의 2ⁿ에서 ISG는 4개의 구멍을 도입 4ⁿ, Inliner는 3(2)ⁿ등 여러 가지 분배 및 재조합이 가능한 장치가 있다.
□ 스태틱 믹서는 다음과 같은 절차를 거치며 선정하는 것이 일반적이다. 우선 믹서의 형태와 생산량에 따른 지름을 결정하고, 원하는 평균 농도와 Re를 계산하여 유체의 형태를 결정한다. 이 후 제조사에서 제공하는 값으로 b, Z값을 결정한 후 COV값에 따른 길이와 믹서의 단수를 결정하면 된다.
□ 새로운 공정인 경우는 대부분 파일럿을 통하여 시험 생산을 한다. 그 이후 안정성을 바탕으로 증량을 하는 경우는 일반적으로 증량 인자를 10배 정도하는 것은 무리가 없으나, 최근에는 기초적인 자료나 컴퓨터의 지원이 좋아져 100배까지 공격적인 증량도 이루어진다. 병렬로 연결하거나, 직렬로 연결하거나 구조의 유사성을 이용하여 동일한 압력 강하를 갖도록 지름을 키우면서 애스펙트율을 유지하는 방법은 추천할 수 있다.
□ 지금까지는 물리적인 직관으로 설계가 주를 이루었으나, 컴퓨터의 용량과 속도가 획기적으로 커지고 단일상에서 복합상, 정상류에서 난류까지의 해석이 이루어지고 있기 때문에 조만간 제2, 제3세대의 스태틱 믹서가 컴퓨터의 지원으로 설계되고, 컴퓨터를 통하여 새로운 응용이 지속적으로 전개되리라 본다.
□ 고분자를 취급한 경험으로 스태틱 믹서는 용융고분자에 제2의 성분을 혼합하는 데는 최적의 장치인 것을 확인할 수 있었고, 특히 급속한 반응이 일어나는 중합에서 긴 믹서를 이용하여 발열을 적절히 제거하며 중합을 균일하게 하는 것은 훌륭한 장치이나 많은 부분들이 노하우로 되어 일반적인 자료로 공개가 되지 못하는 아쉬움이 있다. 빠른 시간 내에 공정이 좀 더 일반화되어 공개 자료화가 이루어져 더욱 활발한 개발과 응용이 있었으면 좋겠다.
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