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대형초음파반응기의 개발

전문가 제언: ○ 초음파는 사람의 귀로 들리지 않은 음파이다. 진동수(주파수)로 말하면 20,000Hz 이상이다. 귀로는 듣지 못하지마는 기계 또는 전기적으로는 음파를 잡을 수 있다. 반사해 오는 파를 수신해서 거리를 검출하기도 한다. 반사물의 상태를 점검하는데도 이용한다. 작은 진동이라도 큰 파워를 전달하므로 기계가공 또는 세척 등 변모한 용도로 쓰이기도 한다.

○ 현재 화학실험실에는 실험용 유리기기의 정밀세척용으로 초음파세척기가 비치되어 있는 것을 흔히 볼 수 있다. 가정에서도 비치하고 있다. 초음파세척기가 나오기 전부터 화학반응용으로 용도에 맞게 주파수를 변형하여 사용하기도 하였다. 화학반응에는 마이크로파 초음파까지도 사용이 가능하다.

○ 초음파를 용액에 발사하면 용액매질에 밀도의 소밀현상이 일어난다. 이 밀도변화가 화합물의 위상격자와 상호작용을 해서 고차적인 회절 스펙트럼이 얻어진다. 스펙트럼의 강도분포는 초음파의 진폭에 대하여 특유한 변화를 일으키기 때문에 매질의 음속이나 흡수를 측정하는데 이용하기고 한다.

○ 액체에 기체가 녹아있는 용액에는 초음파로 인하여 공동현상 (cavitation)을 일으켜 기포를 발생하여 국소적으로 온도가 높아진다. 이로 인하여 NO₂-, NO₃-, H₂O₂등과 같은 화학반응이 일어난다. 이러한 현상은 오래전에 초음파 발사에 의하여 확인된 사실이다. 초음파가 고분자화합물의 화학결합을 절단하는 기능도 가지고 있다.

○ 저자는 대형 초음파반응기의 개발을 서둘고 있다. 초음파는 에너지가 화합물에 영향을 주어서 화합물의 분쇄, 재생을 가능하게 할 것으로 본다. 화학반응에 이용하려는 시도는 훌륭한 발상이라고 본다. 초음파기기를 화학반응기기로 개발되면 반응의 필수조건인 온도, 압력, 농도의 조절 시스템을 자동 제어하는 것도 가능해 지리라 믿는다.

저자: Keiji Yasuda, Yoshihiro Kojima, Shinobu Koda, Yoshiyuki Asakura
자료유형: 학술정보