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분체 유동성의 평가와 제어

전문가 제언: ○ 입자크기가 수 nm~수 cm인 분말을 대량으로 다루는 분체공학은 농업, 식품업, 종이와 펄프업, 화학공업, 철강업, 전기 및 전자산업, 의약 및 화장품산업, 환경기술업(슬러지, fly ash, 분진, 매연), 세라믹스(점토, 흑연, 규사, 석회석, 알루미나, 시멘트, 연삭재, glass beads) 등의 산업에서 매우 중요한 분야이다.

○ 분체의 유동성은 시멘트, 광물, 곡물 등의 수송 및 저장 및 분산에 중요하다. 예를 들면 원료의 저장장치(Silo나 Hopper) 내부의 원료가 하부의 배출구로 원활하게 배출되지 않고 원료가 정체되는 브릿지(bridge)현상이 발생한다. 또 제약회사에서 분체 약을 일정량의 과립, 타블렛, 펠릿, 캡슐 등의 모양으로 대량 생산할 경우에도 중요하다. 이와 같이 분체의 유동성은 분체의 혼합, 수송, 분산, 조립, 성형 등에 필요한 장치설계에도 중요한 인자이다.

○ 선스크린 제제는 자외선 산란제인 무기금속 산화물을 실리콘 오일 중에 분산 안정화시키기 위해 고기능 분산제를 사용한다. 무기금속 산화물인 TiO2 등 은폐성이 높은 분체가 응집상태로 있으면 도포한 피부에 백탁이 생기고 자외선 산란기능도 분체간의 응집으로 크게 저하된다. 이런 분체의 균일한 분산은 화장품, 페인트, 치약의 연마제에서도 중요하다. 분진 폭발사고는 분체 설비내부의 마찰이나 정전기 스파크 및 과열로 화재가 발생할 수 있으며 알루미늄 분말은 가연성 금속 분진이므로 취급에 각별히 주의하여야 한다.

○ 분체입자의 유동성을 단위조작 등 응용기술로 연결시키는 연구들이 20세기 후반부터 본격적으로 진행되어 분체에 관한 연구는 상당히 정착된 상태이다. 국내에서 분체관련 국책과제는 상당히 많이 수행되었다. 그러나 기초기술에 대한 연구는 미진한 편이며, 분체의 특성에 대한 표준화, 규격화도 필요하다. 분체 관련연구는 맨더스 기업부설 분체기계연구소가 있고 분체기계/설비를 취급하는 기업은 대진피엔씨, 대한분체기계, 아주 엠엔에스 등이 있다. 앞으로는 미세먼지, 매연, 나노입자의 집진기 등에 관한 심도 있는 연구가 필요하다고 생각한다.

저자: Makio Naito, Hiroya Abe and Akira Kondo
자료유형: 학술정보