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비점원 오염 주요 오염원 (수질 오염의 경우)
도시 지역과 교외 지역은 포장된 표면이 많아 발생하는 유출수의 양 때문에 비점원 오염의 주요 원천이다. 아스팔트 콘크리트와 콘크리트와 같은 포장된 표면은 물이 침투하지 못하게 한다. 이러한 표면에 닿는 모든 물은 흘러내려 주변 환경에 흡수될 것이다. 이러한 표면은 빗물이 오염 물질을 주변 토양으로 운반하기 쉽게 만든다.
건설 현장은 비, 눈, 우박과 같은 강수에 쉽게 침식될 수 있는 교란된 토양을 가지는 경향이 있다. 또한, 현장에 버려진 잔해는 유출수에 의해 쓸려 내려가 수생 환경으로 유입될 수 있다.
비점원 오염 주요 오염원 (수질 오염의 경우)
주차장, 도로 및 고속도로, 잔디밭(종종 비료 및 농약을 포함)에서 씻겨 내려온 오염된 빗물을 도시 유출수라고 한다. 이 유출수는 종종 NPS 오염의 한 유형으로 분류된다. 일부 사람들은 이를 점 오염원으로 간주하기도 하는데, 많은 경우 도시의 빗물 배수 시스템으로 흘러들어가 파이프를 통해 인근 지표수로 배출되기 때문이다. 그러나 모든 도시 유출수가 수역으로 유입되기 전에 빗물 배수 시스템을 통해 흐르는 것은 아니다. 일부는 특히 개발 및 교외 지역에서 직접 수역으로 흘러들어갈 수 있다. 또한, 산업 배출, 하폐수 처리 시설 및 기타 작업과 같은 다른 유형의 점 오염원과는 달리, 도시 유출수의 오염은 하나의 활동 또는 심지어 여러 활동 그룹에 기인할 수 없다. 따라서 쉽게 식별하고 규제할 수 있는 활동으로 인해 발생하지 않기 때문에, 도시 유출수 오염원은 지방 자치 단체가 이를 완화하기 위해 노력할 때 종종 진정한 비점원 오염으로 취급된다. 이에 대한 예로는 미시간주의 NPS (비점원 오염) 프로그램이 있다. 이 프로그램은 이해 관계자들이 비점원 오염을 해결하기 위한 유역 관리 계획을 수립하는 데 도움을 준다.
비점원 오염 주요 오염원 (수질 오염의 경우)
일반적으로 교외 지역에서는 잔디 관리를 위해 화학 물질이 사용된다. 이러한 화학 물질은 유출수에 섞여 도시의 빗물 배수구를 통해 주변 환경으로 유입될 수 있다. 빗물 배수구의 물은 주변 수역으로 흐르기 전에 처리되지 않으므로 화학 물질이 물에 직접 유입된다.
유출수의 다른 중요한 원천으로는 서식지 변형과 임학 (임업)이 있다.
질소와 인과 같은 영양소는 일반적으로 상업용 비료, 동물 두엄, 또는 도시나 산업 폐수(폐수) 또는 슬러지 살포의 형태로 농지에 적용된다. 영양소는 또한 작물 잔여물, 관개 용수, 야생생물, 그리고 대기 침적으로부터 유출수에 유입될 수 있다.:p. 2–9 영양소 오염은 질산염과 같은 영양소가 산소 수치를 낮춰 수질을 저하시켜 조류 대증식과 부영양화를 유발함으로써 수생 환경에 해를 끼칠 수 있다.
비점원 오염 주요 오염원 (수질 오염의 경우)
농약과 살균제 같은 다른 농업 화학 물질도 유출 및 침적을 통해 농지에서 환경으로 유입될 수 있다. DDT 또는 아트라진과 같은 농약은 수로를 통해 이동하거나 공중에 부유하여 농약 비산이라는 과정으로 바람에 실려 운반될 수 있다. 밭에서 쓸려 내려온 퇴적물(느슨한 흙)은 농업 오염의 한 형태이다. 공장식 축산과 같이 대규모 가축 및 가금류를 사육하는 농장은 종종 점 오염원 배출자이다. 이러한 시설은 미국에서 "집중 가축 사육장" 또는 "비육장"이라고 불리며 정부 규제가 강화되고 있다.
미국에서 농업 활동은 전체 비점원 오염의 많은 부분을 차지한다. 넓은 땅을 쟁기질하여 작물을 재배하면 한때 묻혀 있던 흙이 드러나고 느슨해진다. 이는 노출된 흙을 폭풍 동안 침식에 더 취약하게 만든다. 또한 인근 수역으로 운반되는 비료와 농약의 양을 증가시킬 수 있다.
비점원 오염 주요 오염원 (수질 오염의 경우)
대기 침적은 무기 및 유기 구성 성분이 대기 오염원에서 지상의 수용체로 운반되기 때문에 무기 및 유기 구성 성분의 원천이다. 일반적으로 공장과 같은 산업 시설은 굴뚝을 통해 대기 오염을 배출한다. 이는 점 오염원이지만, 오염의 분산적 특성, 장거리 운송, 다중 원천으로 인해 침적 지역에서는 비점원 오염으로 간주될 수 있다. 유출수 수질에 영향을 미치는 대기 유입은 폭풍 발생 사이의 건조 침적과 폭풍 발생 시의 습식 침적에서 비롯될 수 있다. 고속도로, 도로 및 주차장 또는 그 근처에서 발생하는 습식 및 건식 침적에 대한 차량 통행의 영향은 유출수 내 다양한 대기 원천의 크기에 불확실성을 초래한다. 이러한 농도와 부하를 정량화하기에 충분한 프로토콜을 사용하는 기존 네트워크는 관심 성분 중 상당수를 측정하지 않으며, 이러한 네트워크는 국지적 규모에서 좋은 침적 추정치를 제공하기에는 너무 희박하다.
고속도로 유출수는 전체 비점원 오염의 작지만 광범위한 비율을 차지한다. 하네드(1988)는 유출 부하가 대기 낙진(9%), 차량 침적(25%), 고속도로 유지보수 재료(67%)로 구성되어 있으며, 이러한 부하의 약 9%가 대기 중으로 재유입된다고 추정했다.
임업 및 광업 활동은 비점원 오염에 상당한 영향을 미칠 수 있다.
임업 활동은 특정 지역의 나무 수를 줄여 해당 지역의 산소 수준도 낮춘다. 이 행동은 토양 위를 굴러다니는 중장비(수확기 등)와 결합되어 침식 위험을 증가시킨다.
활성 광업 작업은 점 오염원으로 간주되지만, 폐광된 광산 작업에서 발생하는 유출수는 비점원 오염에 기여한다. 노천광 작업에서는 산 정상부가 제거되어 원하는 광석이 노출된다. 채광이 완료된 후 이 지역이 제대로 복구되지 않으면 토양 침식이 발생할 수 있다. 또한 공기와 새로 노출된 암석 간의 화학 반응으로 산성 유출수가 생성될 수 있다. 폐광된 지하 광산에서 스며나오는 물도 고도로 산성일 수 있다. 이것은 가장 가까운 수역으로 스며들어 수생 환경의 pH를 변화시킬 수 있다.
도료, 용매, 기름과 같은 보트 유지보수에 사용되는 화학 물질은 유출수를 통해 물로 유입된다. 또한, 보트에서 연료를 흘리거나 직접 물에 흘리는 것은 비점원 오염에 기여한다. 영양소 및 세균 수치는 보트에 있는 위생 폐기물 용기 및 펌프 아웃 스테이션의 부실한 관리로 인해 증가한다.
비점원 오염 제어 (수질 오염의 경우)
비점원 오염을 통제하기 위해 도시 및 교외 지역 모두에서 다양한 접근 방식이 취해질 수 있다. 완충대 (환경)는 주차장 및 도로와 같은 불투수성 포장 재료와 가장 가까운 수역 사이에 잔디 장벽을 제공한다. 이것은 오염 물질이 지역 수생 시스템에 유입되기 전에 토양이 이를 흡수할 수 있도록 한다. 저류지는 유출 오염과 수생 환경 사이에 수생 완충재를 만들기 위해 배수 지역에 건설될 수 있다. 유출수와 폭풍수는 저류지로 흘러들어 오염 물질이 침전되어 연못에 갇히게 된다. 투수성 포장의 사용은 비와 폭풍수가 포장 아래의 땅으로 배수되도록 하여 수역으로 직접 배수되는 유출수의 양을 줄인다. 인공 습지 건설과 같은 복원 방법도 유출수를 늦추고 오염 물질을 흡수하는 데 사용된다.
건설 현장은 일반적으로 오염 및 유출수를 줄이기 위한 간단한 조치를 시행한다. 첫째, 근처 수역으로 유입되는 퇴적물과 큰 물질의 양을 줄이기 위해 건설 현장 주변에 퇴적물 또는 실트 펜스가 설치된다. 둘째, 건설 현장 경계를 따라 잔디나 짚을 깔아 비점원 오염을 줄이는 데도 도움이 된다.
비점원 오염 제어 (수질 오염의 경우)
단독 주택 정화조 시스템을 사용하는 지역에서는 지방 정부 규제가 정화조 시스템 유지보수를 강제하여 수질 기준 준수를 보장할 수 있다. 워싱턴주에서는 지속적인 비점 오염으로 인해 상업용 또는 레크리에이션용 조개 채취장이 등급 하향 조정될 경우 "조개 보호 구역"을 조성하는 새로운 접근 방식이 개발되었다. 조개 보호 구역은 수질 및 갯벌 자원을 보호하기 위해 카운티가 지정한 지리적 영역으로, 비점원 오염을 통제하기 위한 수질 서비스에 필요한 지역 자금을 확보하는 메커니즘을 제공한다. 남부 퓨젓사운드만의 최소 두 조개 보호 구역은 재산세와 직접 연관된 프로그램 수수료를 통해 정화조 시스템 운영 및 유지보수 요구 사항을 시행했다.
퇴적물과 유출수를 통제하기 위해 농부들은 침식 방지 방법을 활용하여 유출수 흐름을 줄이고 밭의 토양을 보존할 수 있다. 일반적인 기술로는 등고선재배, 작물 멀칭, 윤작, 여러해살이 식물 심기, 또는 하천 완충지 설치 등이 있다.:pp. 4-95–4-96 보존 경운은 유출수를 줄이는 데 사용되는 개념이다. 농부는 이전 작물 잔여물을 지표면과 땅속에 남겨두어 튀어 오르는 침식과 표면 침식을 줄이는 데 도움을 준다.
비점원 오염 제어 (수질 오염의 경우)
영양소는 일반적으로 상업용 비료, 동물 두엄, 또는 도시나 산업 폐수(폐수) 또는 슬러지 살포의 형태로 농지에 적용된다. 영양소는 또한 작물 잔여물, 관개 용수, 야생생물, 그리고 대기 침적으로부터 유출수에 유입될 수 있다.:p. 2–9 농부들은 영양소의 과도한 사용을 줄이기 위해 영양소 관리 계획을 개발하고 시행할 수 있다.:pp. 4-37–4-38
농약의 영향을 최소화하기 위해 농부들은 통합 해충 관리(IPM) 기술(이는 생물적 방제를 포함할 수 있음)을 사용하여 해충을 통제하고, 화학 농약에 대한 의존도를 줄이며, 수질을 보호할 수 있다.
벌목 도로 또는 스키드 트레일의 잘 계획된 배치는 발생하는 퇴적물의 양을 줄일 수 있다. 벌목 활동에서 가능한 한 멀리 떨어진 곳에 트레일 위치를 계획하고 땅과 트레일의 윤곽을 맞춤으로써 유출수에 포함된 느슨한 퇴적물의 양을 줄일 수 있다. 또한 벌목 후 토지에 나무를 다시 심는 것은 토양이 안정성을 되찾는 구조를 제공하고 벌목된 환경을 대체한다.
비점원 오염 제어 (수질 오염의 경우)
선착장 부두의 연료 펌프에 차단 밸브를 설치하면 물로 유출되는 양을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 선착장에서 보트 이용객이 쉽게 접근할 수 있는 펌프 아웃 스테이션은 위생 폐기물을 물에 직접 버리지 않고 깨끗하게 처리할 수 있는 장소를 제공할 수 있다. 마지막으로, 선착장 주변에 쓰레기통을 비치하는 것만으로도 더 큰 물체가 물에 유입되는 것을 막을 수 있다.
비점원 오염 국가별 사례
비점원 오염은 오늘날 미국의 수질 오염의 주요 원인이며, 농업 및 수문 변형으로 인한 오염된 유출수가 주요 원천이다.:15
비점원 오염의 정의는 미국 환경 보호국(EPA)이 해석한 미국 청정수법에 따라 다루어진다. 이 법은 비점원 오염에 대한 직접적인 연방 규제를 제공하지 않지만, 주 및 지방 정부는 주법에 따라 이를 수행할 수 있다. 예를 들어, 많은 주에서는 해안선과 같은 장소에 대한 자체 관리 프로그램을 시행하기 위한 조치를 취했으며, 이 모든 프로그램은 미국 해양대기청과 EPA의 승인을 받아야 한다. 이러한 프로그램 및 유사한 프로그램의 목표는 이미 존재하는 시스템을 성장시키고 개선함으로써 주 전체의 오염 감소를 장려하는 기반을 마련하는 것이다. 이러한 주 및 지방 정부 내의 프로그램은 가장 적은 비용으로 가장 많은 오염을 줄이는 방법을 찾는 목표를 달성하기 위해 최적 관리 방안(BMP)을 모색한다. BMP는 농업 및 도시 유출수 모두에 적용될 수 있으며, 구조적 또는 비구조적 방법이 될 수 있다. EPA 및 천연 자원 보전국을 포함한 연방 기관은 다양한 비점원 오염 범주에 대한 일반적으로 사용되는 BMP 목록을 승인하고 제공했다.
비점원 오염 국가별 사례
의회는 1987년에 CWA 섹션 319 보조금 프로그램을 승인했다. 보조금은 주, 영토 및 부족에게 정책의 구현 및 추가 개발을 장려하기 위해 제공된다. 이 법은 모든 주가 NPS 관리 프로그램을 운영하도록 요구한다. EPA는 수역의 끊임없이 변화하는 특성을 효과적으로 관리하고 319 보조금 자금 및 자원의 효과적인 사용을 보장하기 위해 정기적인 프로그램 업데이트를 요구한다.
1990년 해안 지역 관리법 재승인 개정안(CZARA)은 해안 수역이 있는 주에서 비점원 오염 관리 조치 개발을 의무화하는 해안 지역 관리법에 따른 프로그램을 만들었다. CZARA는 해안선이 있는 주가 수질 오염을 해결하기 위한 관리 조치를 시행하고, 이러한 조치의 결과가 채택이 아닌 시행이 되도록 보장하도록 요구한다.
석점머리는더아프다
석점머리는 더 아프다는, 세력상의 요처(필쟁점)인 석점머리를 얻어맞는 것은 두점머리의 경우보다 더 아프다는 말이다. '두점머리는 눈을 감고 두드려라'는 말이 있는 것처럼 석점머리도 무조건 두드려야 할 착점이다.
허용 응력 설계
허용 응력 설계(permissible stress design)는 기계공학자와 토목공학자가 사용하는 설계 철학이다.
토목 설계자는 서비스 하중으로 인해 구조물에 발생하는 응력이 탄성 한계를 초과하지 않도록 한다. 이 한계는 일반적으로 안전율을 사용하여 응력이 한계 내에 유지되도록 함으로써 결정된다.
구조공학에서 허용 응력 설계 접근 방식은 일부 예외적인 경우를 제외하고 국제적으로 한계상태 설계 (궁극응력 설계 또는 미국에서는 하중 및 저항 계수 설계(LRFD)로도 알려짐)로 대체되었다.
미국 구조공학 건설에서는 허용 응력 설계(ASD)가 1960년대에 허용 응력 설계에서 한계상태 설계로 변경된 현수교의 경우를 제외하고는 아직 한계상태 설계로 완전히 대체되지 않았다. 목재, 강철 및 기타 재료는 여전히 허용 응력 설계를 사용하여 자주 설계되지만, 미국 대학 시스템에서는 LRFD가 더 일반적으로 가르쳐지고 있을 것이다.
허용 응력 설계
압력 장비 설계와 같은 기계공학 설계에서는 이 방법이 실제로 예상되는 실제 하중을 사용하여 응력과 처짐을 계산한다. 이러한 하중에는 압력 스러스트 및 재료의 무게가 포함될 수 있다. 예상 응력과 처짐은 누설, 항복, 소성 파괴 이전의 극한 하중, 좌굴, 취성 파괴, 피로, 진동/고조파 효과와 같은 다양한 파괴 메커니즘에 대한 "계수"를 가진 허용 값과 비교된다. 그러나 예상 응력은 거의 항상 재료가 선형 탄성이라고 가정한다. 이 "계수"는 때때로 안전율이라고 불리지만, 기술적으로는 부정확하다. 왜냐하면 이 계수에는 국부 응력 및 제조 결함과 같이 특별히 계산되지 않는 사항에 대한 허용 오차가 포함되어 있기 때문이다. 허용 값을 초과하는 것은 좋은 관행으로 간주되지 않는다(즉, "안전"하지 않다).
허용 응력 방법은 일부 국가 표준에서 작동 응력 방법으로도 알려져 있는데, 이는 예상 응력이 장비 작동 중에 예상되는 비계수 응력이기 때문이다(예: AS1210, AS3990).
이 기계공학적 접근 방식은 예상 하중을 극한 파괴 한계와 비교하기 위해 계수화하는 극한 설계 접근 방식과는 다르다. 한 가지 방법은 예상 하중을 계수화하고, 다른 방법은 파괴 응력을 계수화한다.
김창년
김창년은 대한민국의 외교공무원으로, 2023년부터 인도 첸나이에 있는 주첸나이 대한민국 총영사관의 총영사를 맡고 있다. 관할 구역은 타밀나두, 케랄라, 카르나타카, 안드라프라데시 및 푸두체리·락샤드위프 등으로 구성된다. 총영사로서 인도 주정부 및 산업계와의 협력 확대, 교민 안전과 영사업무 환경 개선, 문화·학술 교류 지원에 집중하였다.
김창년 생애와 배경
김창년은 1998년 외교부에 입부한 경력 외교관이다. 본부와 다수 재외공관에서 정무·경제·통상 업무를 담당하였고, 주아세안 공사, 주인도네시아 공사참사관, 주일본 참사관, 주루마니아 참사관 등을 역임했다.
김창년 평가
2024년 ‘베스트 공관장상’을 수상하며 위기 시 교민 보호, 지역 한글학교 재가동 지원, 재외선거 투표율 제고 등의 공로가 인정되었다. 시상식은 2024년 12월 30일 첸나이에서 열렸다.
절연유
절연유, 변압기유, 변압기 오일(transformer oil)은 고온에서 안정적이며 전기 절연성이 뛰어난 오일이다. 오일이 채워진 습식 변압기, 일부 유형의 고전압 축전기, 형광 램프 안정기, 그리고 일부 유형의 고전압 스위치 및 회로 차단기에 사용된다. 이 오일은 절연, 코로나 방전 및 아크 방전 억제, 그리고 냉각제 역할을 한다.
대부분의 경우 절연유는 광물유를 기반으로 하지만, 다양한 공학적 또는 환경적 특성을 가진 대체 제형이 점점 인기를 얻고 있다.
절연유 기능 및 특성
절연유의 주요 기능은 변압기를 절연하고 냉각하는 것이다. 따라서 높은 절연 내력, 열전도율 및 화학적 안정성을 가져야 하며, 장기간 고온에 유지될 때 이러한 특성을 유지해야 한다. 일반적으로 인화점은 140 °C (284 °F)보다 높고, 유동점은 −40 °C (−40 °F)보다 낮으며, 절연파괴는 28 kVRMS보다 높은 곳에서 발생한다. 대형 전력 변압기의 냉각을 개선하기 위해 오일이 채워진 탱크에는 오일이 자연 대류에 의해 순환하는 외부 라디에이터가 있을 수 있다. 수천 킬로볼트암페어 용량의 전력 변압기에는 냉각 팬, 오일 펌프, 심지어 오일-물 열교환기도 있을 수 있다.
전력 변압기는 절연유가 도입되기 전에 변압기 내부에 수증기가 완전히 없도록 전기 자체 가열, 진공 적용 또는 둘 다를 사용하여 장시간 건조 과정을 거친다. 이는 코로나 형성 및 부하 시 후속 절연파괴를 방지하는 데 도움이 된다.
절연유 기능 및 특성
콘서베이터 오일 저장소를 가진 유입 변압기에는 부흐홀츠 계전기와 같은 가스 감지 계전기가 있을 수 있다. 이 안전 장치들은 코로나 방전, 과열 또는 내부 아크 방전으로 인해 변압기 내부에 가스가 축적되는 것을 감지한다. 가스가 천천히 축적되거나 압력이 급격히 상승할 경우, 이 장치들은 보호 회로 차단기를 작동시켜 변압기에서 전력을 차단할 수 있다. 콘서베이터가 없는 변압기에는 일반적으로 부흐홀츠 계전기와 유사한 기능을 수행하는 급압 계전기가 장착되어 있다.
절연유 광물유 대체품
광물유는 절연유로서 일반적으로 효과적이지만, 일부 단점이 있는데, 그중 하나는 일부 대체품에 비해 인화점이 상대적으로 낮다는 것이다. 변압기에서 광물유가 누출되면 화재가 발생할 수 있다. 화재 규범은 종종 건물 내 변압기가 덜 가연성 액체를 사용하거나 액체가 전혀 없는 건식 변압기를 사용하도록 요구한다. 광물유는 또한 환경 오염 물질이며, 소량의 물에도 절연 특성이 빠르게 저하된다. 이러한 이유로 변압기는 오일 외부로 물이 들어오지 않도록 잘 설계되어 있다.
펜타에리스리톨 테트라 지방산 합성 및 천연 에스터는 특히 높은 발화점 (300 °C (572 °F) 이상)으로 인해 실내와 같이 화재 위험이 높은 응용 분야에서 점점 더 일반적인 광물유 대체품으로 부상하고 있다. 이들은 생분해성이지만 광물유보다 비싸다. 천연 에스터는 광물유의 500시간에 비해 120°C 산소 포화 테스트에서 약 48시간으로 산화 안정성이 낮으므로 밀폐형 변압기에 사용된다.
절연유 광물유 대체품
열 팽창 및 수축으로 인해 대형 변압기에는 밀봉이 중요하다. 중대형 전력 변압기는 일반적으로 콘서베이터를 가지며, 천연 에스터를 사용하여 산소 유입을 줄이고 천연 에스터가 광물유에 비해 더 빠른 산화를 겪는 것을 방지하기 위해 고무 백을 사용한다. 실리콘 또는 플루오로카본 기반 오일도 덜 가연성이지만 에스터보다 비싸다.
현재까지 500kV 변압기까지 콩기름 또는 유채유 기반 제형을 사용하는 식물성 제형 변압기가 300만 대 이상 서비스 중이다. 그러나 코코넛기름 기반 제형은 추운 기후나 230kV 이상의 전압에는 적합하지 않다. 연구자들은 변압기 사용을 위한 나노유체도 조사하고 있는데, 이는 오일의 안정성 및 열적, 전기적 특성을 개선하기 위한 첨가제로 사용될 것이다.
절연유 폴리염화 바이페닐 (PCBs)
폴리염화 바이페닐(PCB)은 1세기 전에 처음 만들어진 합성 유전체로, 바람직한 특성 때문에 널리 사용되었다. 폴리염화 바이페닐은 과거에는 절연 내력이 높고 불연성이라는 이유로 절연유로 사용되었다. 불행히도, 이들은 독성이 있고, 생체 축적성이며, 전혀 생분해되지 않고, 안전하게 처리하기 어렵다. 연소될 경우 염소화 다이옥신 및 염소화 디벤조퓨란과 같은 훨씬 더 독성이 강한 생성물을 형성한다.
1970년대부터 PCB 축적 및 부산물의 독성에 대한 우려로 인해 많은 국가에서 PCB 생산 및 새로운 용도가 금지되었다. 예를 들어, 미국에서는 유해 물질 통제법에 따라 1979년에 PCB 생산이 금지되었다. 많은 국가에서는 PCB 오염 장비를 회수하고 안전하게 파괴하기 위한 중요한 프로그램을 운영하고 있다. PCB 오염 절연유를 회수하는 데 사용될 수 있는 한 가지 방법은 PCB 제거 시스템(PCB 탈염소 시스템이라고도 함)을 적용하는 것이다.
절연유 폴리염화 바이페닐 (PCBs)
PCB 제거 시스템은 알칼리 분산을 사용하여 화학 반응에서 다른 분자로부터 염소 원자를 제거한다. 이는 PCB 없는 절연유와 PCB 없는 슬러지를 형성한다. 그런 다음 두 가지는 원심 분리기를 통해 분리할 수 있다. 슬러지는 일반적인 비-PCB 산업 폐기물로 처리할 수 있다. 처리된 절연유는 완전히 복원되어 필요한 표준을 충족하며, 감지 가능한 PCB 함량이 없다. 따라서 변압기의 절연 유체로 다시 사용될 수 있다.
PCB와 광물유는 모든 비율로 혼합될 수 있으며, 때로는 동일한 장비(드럼, 펌프, 호스 등)가 두 가지 유형의 액체에 사용되었기 때문에 절연유의 PCB 오염은 계속해서 우려 사항이다. 예를 들어, 현재 규정에 따르면 5 ppm을 초과하는 PCB 농도는 캘리포니아에서 오일을 유해 폐기물로 분류하게 할 수 있다.
절연유 테스트 및 오일 품질
절연유는 변압기 작동 중에 전기적 및 기계적 스트레스를 받는다. 또한 높은 작동 온도에 의해 촉진되는 권선 및 기타 고체 절연체와의 화학적 상호 작용으로 인한 오염이 발생한다. 절연유의 원래 화학적 특성은 점차 변하여 오랜 시간이 지나면 의도된 목적에 부적합해진다. 대형 변압기 및 전기 장치의 오일은 전기적 및 화학적 특성이 적합한지 확인하기 위해 주기적으로 테스트된다. 때로는 오일 상태를 여과 및 처리로 개선할 수 있다. 테스트는 다음과 같이 나눌 수 있다.
이러한 테스트를 수행하는 세부 사항은 국제전기기술위원회, ASTM 인터내셔널, 국제 표준, 영국 표준에서 발표한 표준에 나와 있으며, 어떤 방법으로든 테스트를 수행할 수 있다. 퓨란 및 DGA 테스트는 절연유의 품질을 결정하기 위한 것이 아니라, 변압기를 완전히 분해하지 않고는 감지할 수 없는 변압기의 내부 권선 또는 종이 절연체의 이상을 감지하기 위한 것이다. 이러한 테스트에 대한 권장 간격은 다음과 같다.
절연유 현장 테스트
일부 절연유 시험은 휴대용 테스트 장치를 사용하여 현장에서 수행할 수 있다. 용존 가스와 같은 다른 테스트는 일반적으로 샘플을 실험실로 보내야 한다. 전자 온라인 용존 가스 감지기는 중요하거나 고장 난 변압기에 연결하여 가스 생성 경향을 지속적으로 모니터링할 수 있다.
유전 오일의 절연 특성을 결정하기 위해 테스트 중인 장치에서 오일 샘플을 채취하고 다음 테스트 순서에 따라 현장에서 항복 전압을 측정한다.
강철 건물
강철 건물(steel building)은 내부 지지대와 외부 클래딩에 강철로 제작된 구조이며, 일반적으로 바닥, 벽 및 외부 외피에 다른 재료를 사용하는 철골 구조 건물과는 다르다. 강철 건물은 보관, 작업 공간 및 주거용 숙소를 포함한 다양한 목적으로 사용된다. 사용 목적에 따라 특정 유형으로 분류된다.
강철 건물 장점
강철은 목재와 같은 다른 건축 자재에 비해 여러 가지 장점을 제공한다.
강철 건물 유형
일반적인 강철 건물 유형으로는 "직벽형"과 "아치형", 또는 니센이나 퀜셋 오두막이 있다. 또한 구조 유형은 클리어 스팬 또는 멀티 스팬으로 분류될 수 있다. 클리어 스팬 건물은 내부 점유 공간에 구조적 지지대(예: 기둥)가 없다.
직벽형과 아치형은 건물의 외부 형태를 나타낸다. 더 일반적으로, 이들은 모두 강성 프레임 구조에 의존하는 경우 구조적 아치 형태이다. 그러나 곡선형 지붕 구조는 일반적으로 아치 용어와 관련되어 있다.
강철 아치 건물은 특정 용도에 비용 효율적일 수 있다. 이들은 일반적으로 농업 산업에서 사용된다. 직벽형 건물은 아치형 건물에 비해 더 많은 사용 가능한 공간을 제공한다. 또한 기존 건축물과 더 쉽게 조화를 이룰 수 있다. 직벽형 건물은 상업, 산업 및 기타 많은 점유 유형에 일반적으로 사용된다.
강철 건물 유형
클리어 스팬은 내부 구조를 나타낸다. 클리어 스팬 강철 건물은 큰 오버헤드 지지 보를 활용하여 내부 지지 기둥의 필요성을 줄인다. 클리어 스팬 강철 건물은 내부 기둥이 있는 구조물보다 비용 효율성이 낮은 경향이 있다. 그러나 내부 구조물 장애물이 바람직하지 않은 점유(예: 항공기 격납고 또는 스포츠 경기장)와 같은 다른 실제 고려 사항이 프레임 스타일 선택에 영향을 미칠 수 있다.
롱 베이 건물은 35피트가 넘는 베이 스팬에 사용하도록 설계되었다. 이들은 기존의 장선과 결합된 조립식 금속 프레임을 사용하여 건물에 더 큰 개구부와 여유 공간을 제공한다.
1948년 알프레드 부스 & 컴퍼니가 개척한 후 1965년 영국에서 시작된 유니포트(Uniport)는 북극 캐나다, 아프리카 정글, 쿠웨이트 사막 등 전 세계적으로 널리 배치되었다. 간단한 도구로 쉽게 조립할 수 있으며, 숙련되지 않은 노동자에게도 적합하고, 신속하게 해체하여 재배치할 수 있다. 유니포트는 확장 및 연결, 단열 및 칸막이 옵션과 함께 다용성을 제공한다. 컴팩트하고 효율적이어서 최대 60개의 마크 1 유니포트가 20피트 컨테이너 하나에 포장될 수 있다.
강철 건물 구성 요소
현장으로 배송되기 전에 공장에서 조립되는 건물 부분은 일반적으로 조립식으로 지칭된다. 작은 강철 건물은 조립식으로 제작되거나 누구나 건설할 수 있을 만큼 간단한 경향이 있다. 조립식 건물은 기존 방법보다 비용이 저렴하고 환경 친화적이라는 장점이 있다(현장에서 폐기물이 발생하지 않기 때문). 더 큰 강철 건물은 적절하고 안전한 조립을 보장하기 위해 철골 작업자와 같은 숙련된 건설 노동자가 필요하다.
강철 건물 구성 요소
강철 프레임을 구성하는 구조 부품에는 인장 부재, 압축 부재, 굽힘 부재, 복합 힘 부재 및 이들의 연결부라는 다섯 가지 주요 유형이 있다. 인장 부재는 일반적으로 트러스와 개방형 웹 강철 장선에서 웹 및 코드 부재로 발견된다. 이상적으로 인장 부재는 인장력 또는 당기는 힘만을 전달하며, 그 끝 연결부는 핀으로 고정된 것으로 가정된다. 핀 연결은 부재에 모멘트(회전) 또는 전단력이 가해지는 것을 방지한다.
압축 부재는 또한 기둥, 스트럿 또는 포스트로 간주된다. 이들은 수직 부재이거나 압축되거나 찌그러지는 트러스 및 장선의 웹 및 코드 부재이다.
굽힘 부재는 또한 보, 거더, 장선, 스팬드럴, 퍼린, 린텔 및 거트로 알려져 있다. 이러한 각 부재는 고유한 구조적 적용을 가지지만, 일반적으로 굽힘 부재는 주 하중으로 굽힘 모멘트 및 전단력을, 보조 하중으로 축력 및 비틀림을 전달한다.
복합 힘 부재는 일반적으로 보-기둥으로 알려져 있으며 굽힘 및 축압축을 받는다.
연결은 전체 건물을 하나로 모으는 역할을 한다. 이들은 이러한 부재들을 연결하고 이들이 하나의 단위로 함께 작동하도록 보장해야 한다.
기혼 샘
기혼 샘(히브리어: מעיין הגיחון) 또는 처녀의 샘은 성모 마리아의 샘으로도 알려져 있으며 키드론 계곡에 있는 샘이다. 이곳은 여부스와 후에 다윗성, 즉 예루살렘의 원래 터였던 실로암 못의 주요 수원지였다.
세계 주요 간헐천 중 하나이자 고대 예루살렘에 인간 정착을 가능하게 한 안정적인 수원지인 이 샘은 식수뿐만 아니라 초기에는 인접한 키드론 계곡의 정원 관개에도 사용되어 고대 정착지의 식량 공급원이 되었다.
샘은 가로 20피트, 세로 7피트의 동굴에서 솟아나며, 실로암 못에서 북쪽으로 535m(586야드) 떨어진 곳에 위치한다. 간헐천이었기 때문에 샘이 흐르지 않을 때 마을에 필요한 많은 양의 물을 저장하는 실로암 못을 굴착해야 했다. 현대의 과도한 양수로 인해 지하수면이 낮아지기 전에는 겨울에는 하루에 3~5번, 여름에는 하루에 두 번, 가을에는 하루에 한 번 샘이 솟아났다. 이러한 특징은 저수지에서 물이 나가는 통로가 사이펀 형태를 띠고 있다는 가정으로 설명된다. 이 지역에서 가장 많은 양의 물을 배출하는데, 연간 60만 입방미터의 물이 나온다(서예루살렘의 리프타 샘은 12만 5천 입방미터).
기혼 샘
이 샘은 이스라엘 단체인 이르 다비드 재단("엘아드")의 통제하에 있으며, 때로는 유대인 남성들이 의식용 목욕탕(미크바)으로 사용하기도 한다.
기혼 샘 어원
기혼은 에덴 동산에서 나오는 네 강 중 하나(성경 구절|창세기|2:13|NKJV)의 이름이기도 하다. 기혼이라는 이름은 "솟아오르다"를 의미하는 히브리어 Giha에서 유래한 것으로 추정된다. 예루살렘의 현대 상수도 회사인 하기혼('기혼')은 이 샘의 이름을 따서 지어졌다.
처녀의 샘이라는 이름은 이곳에서 예수의 어머니 마리아가 아기 예수의 강보를 씻었다는 전설에서 유래한다.
기혼 샘 역사
세 가지 주요 수로 시스템을 통해 물이 샘에서 보호된 덮개 아래로 운반될 수 있었는데, 여기에는 자연, 석조 건축물, 암반 굴착 구조물이 포함된다.
이스라엘 독립 선언서 다음 날인 1948년 5월 15일, 1948년 아랍-이스라엘 전쟁을 위해 개발된 생물전 전략의 일환으로, 이가엘 야딘이 이끄는 이스라엘군은 "빵을 던져라 작전"에서 기혼 샘이나 인근 실로암 못에 발진티푸스와 디프테리아 박테리아를 살포했다. 정확한 지점은 알려져 있지 않으며, 작전 암호명은 예루살렘의 셸로모 하멜레크(솔로몬) 지역의 물에 투여하는 것만을 언급한다. 두 번째 독살은 5월 26일 이전에 발생했다.
기혼 샘 고고학
19세기 중반, 제임스 터너 바클레이는 "처녀의 샘"(기혼 샘)에서 이어지는 지하 통로를 탐험하려고 시도했는데, 그의 견해에 따르면 그 수로는 "무그라비 문에서 가까운 지점까지 이어지다가 갑자기 서쪽으로 꺾이는 곳"이었고, 돌과 떨어진 잔해물로 막혀 더 이상 진행할 수 없었다고 한다. 그의 가설에 따르면, 이 수로는 "남은 물을 오펠 수로로 방출하여 실로암 못에 저장하기 위해" 만들어졌다. 1997년, 방문객 센터가 건설되던 중, 고고학자들이 예상치 못하게 기념비적인 두 개의 탑을 발견했는데, 하나는 워렌의 수직갱 바닥을 보호하고 다른 하나는 샘 자체를 보호하는 것이었고, 이 샘이 당시 중기 청동기 시대로 추정되던 시기에 대규모로 요새화되었음이 밝혀졌다.
기혼 샘 고고학
2017년 바이츠만 과학 연구소의 연구는 이 건축물들의 연대를 재측정하여 "새로운 14C 데이터를 기반으로 중기 청동기 시대(MB)와 철기 시대 2기에 탑 건설 시나리오를 고려한 결과, 가장 최근의 연대가 기원전 9세기 말에 해당하는 일련의 날짜가 나왔고, 이전 발굴 데이터와도 일치한다"고 보고했다. 이스라엘 핀켈슈타인은 탑이 여전히 청동기 시대의 것이지만 철기 시대에 복원되었을 수 있으며, "어쨌든 기원전 9세기 후반이라는 날짜는 놀랄 일이 아니다. 그 시기에 도시가 성전 산(내 생각에는 예루살렘 언덕의 원래 위치)에서 남쪽으로 기혼 샘 방향으로 성장했다는 다른 징후들이 있기 때문이다"라고 덧붙였다.
침탄
침탄(carburizing)은 철 또는 강철이 숯이나 일산화 탄소와 같은 탄소 함유 물질이 있는 상태에서 가열되는 동안 탄소를 흡수하는 열처리 과정이다. 이는 금속을 더 단단하게 만들고 내마모성을 높이려는 목적이다. 시간과 온도에 따라 영향받는 영역의 탄소 함량은 달라질 수 있다. 침탄 시간이 길고 온도가 높을수록 탄소 확산 깊이가 증가하는 경향이 있다. 담금질에 의해 철 또는 강철이 급속히 냉각될 때, 외표면의 높은 탄소 함량은 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 변태로 인해 단단해지는 반면, 내부는 페라이트 및 펄라이트 (철) 미세 구조로 부드럽고 강한 상태를 유지한다.
이 제조 공정은 다음과 같은 핵심 사항으로 특징지을 수 있다: 저탄소 가공물에 적용된다. 가공물이 고탄소 기체, 액체 또는 고체와 접촉한다. 단단한 가공물 표면을 생성한다. 가공물 내부는 대부분 인성과 연성을 유지한다. 그리고 최대 0.25 인치 (6.4 mm)의 표면 경도 깊이를 생성한다. 어떤 경우에는 제조 공정 초기에 발생한 원치 않는 탈탄에 대한 해결책으로 사용되기도 한다.
침탄 방법
강철의 침탄은 탄소원을 사용하여 금속 표면을 열처리하는 것을 포함한다. 침탄은 저탄소강의 표면 경도를 높이는 데 사용될 수 있다.
초기 침탄은 처리할 샘플 주위에 숯을 직접 싸서 적용(처음에는 표면경화법이라고 불림)했지만, 현대 기술은 탄소 함유 가스나 플라즈마(예: 이산화 탄소 또는 메테인)를 사용한다. 이 과정은 주로 주변 가스 조성과 노 온도에 따라 달라지며, 이는 열이 재료의 나머지 부분의 미세 구조에도 영향을 미칠 수 있으므로 신중하게 제어해야 한다. 가스 조성에 대한 정밀한 제어가 필요한 응용 분야에서는 진공 챔버 내에서 매우 낮은 압력으로 침탄이 이루어질 수 있다.
플라즈마 침탄은 스테인리스강을 비롯한 다양한 금속의 표면 특성(마모, 부식 저항성, 굳기, 하중 지지 능력 및 품질 기반 변수 등)을 개선하는 데 점점 더 많이 사용되고 있다. 이 공정은 환경 친화적이며(기체 또는 고체 침탄과 비교하여) 복잡한 형상을 가진 부품을 균일하게 처리할 수 있다(플라즈마가 구멍과 좁은 틈새까지 침투할 수 있음). 이는 부품 처리 측면에서 매우 유연하다.
침탄 방법
침탄 공정은 탄소 원자가 금속의 표면층으로 확산되는 방식으로 작동한다. 금속은 금속 결정 격자에 단단히 결합된 원자로 구성되어 있으므로, 탄소 원자는 금속의 결정 구조로 확산되어 용액 상태로 남아 있거나(금속 결정 매트릭스 내에 용해됨 - 이는 일반적으로 낮은 온도에서 발생) 또는 모금속 내의 원소와 반응하여 탄화물을 형성한다(일반적으로 모금속 원자의 이동성이 높아 높은 온도에서 발생). 탄소가 고용체 상태로 남아 있으면 강철은 경화를 위해 열처리된다. 이 두 가지 메커니즘 모두 금속 표면을 강화하는데, 전자는 펄라이트 또는 마르텐사이트를 형성하고 후자는 탄화물 형성을 통해 이루어진다. 이 두 물질은 모두 단단하고 마모에 강하다.
가스 침탄은 일반적으로 900~950°C 범위의 온도에서 수행된다.
침탄 방법
산소-아세틸렌 용접에서, 침탄 불꽃은 산소가 거의 없어 그을음이 많고 온도가 낮은 불꽃을 생성한다. 이는 종종 금속을 어닐링하여 용접 과정 동안 더 유연하고 연성 있게 만드는 데 사용된다.
침탄된 가공물을 생산할 때의 주요 목표는 가공물 표면과 탄소 함유 요소 간의 최대 접촉을 보장하는 것이다. 가스 및 액체 침탄에서는 가공물이 종종 메시 바구니에 지지되거나 와이어로 매달린다. 팩 침탄에서는 가공물과 탄소가 용기에 밀봉되어 가능한 한 많은 표면적에서 접촉이 유지되도록 한다. 팩 침탄 용기는 일반적으로 알루미늄 또는 내열 니켈-크롬 합금으로 코팅된 탄소강으로 만들어지며 모든 개구부는 내화 점토로 밀봉된다.
침탄은 일반 용광로(대기 용광로) 또는 저압 침탄 용광로(LPC)에서 수행될 수 있다.
침탄 경화제
이 공정을 수행하는 데 사용될 수 있는 다양한 유형의 원소 또는 재료가 있지만, 주로 높은 탄소 함량을 가진 재료로 구성된다. 몇 가지 일반적인 경화제로는 일산화 탄소 가스(CO), 사이안화 나트륨 및 탄산 바륨 또는 활엽수 숯이 있다. 가스 침탄에서는 프로페인 또는 천연가스에서 탄소가 방출된다. 액체 침탄에서는 탄소가 주로 사이안화 나트륨(NaCN)과 염화 바륨(BaCl2)으로 구성된 용융염에서 유래한다. 팩 침탄에서는 코크스 또는 활엽수 숯에서 일산화 탄소가 방출된다.
침탄 기하학적 가능성
침탄될 수 있는 모든 종류의 가공물이 있으며, 이는 침탄될 수 있는 재료의 형태에 대해 거의 무한한 가능성을 의미한다. 그러나 비균일하거나 비대칭적인 단면을 포함하는 재료에 대해서는 신중한 고려가 필요하다. 서로 다른 단면은 서로 다른 냉각 속도를 가질 수 있으며, 이는 재료에 과도한 응력을 유발하고 파손을 초래할 수 있다.
침탄 치수 변화
가공물이 약간의 치수 변화 없이 침탄 과정을 거치는 것은 사실상 불가능하다. 이러한 변화의 양은 사용되는 재료의 종류, 재료가 겪는 침탄 공정, 그리고 가공물의 원래 크기와 형태에 따라 달라진다. 그러나 변화는 열처리 작업에 비해 작다.
침탄 가공물 재료
일반적으로 침탄되는 재료는 초기 탄소 함량이 0.2~0.3% 범위인 저탄소강 및 합금강이다. 가공물 표면은 기름, 산화물 또는 알칼리성 용액과 같은 오염 물질이 없어야 하며, 이는 탄소의 가공물 표면으로의 확산을 방지하거나 방해한다.
침탄 다른 방법 비교
일반적으로 팩 침탄 장비는 액체 또는 가스 침탄 장비보다 큰 가공물을 수용할 수 있지만, 액체 또는 가스 침탄 방법이 더 빠르고 기계화된 재료 취급에 적합하다. 또한 탄질화에 대한 침탄의 장점은 더 큰 표면 경화 깊이(0.3인치보다 큰 표면 경화 깊이 가능), 적은 왜곡, 그리고 더 나은 충격 강도이다. 이는 고강도 및 내마모성 응용 분야(예: 가위 또는 칼)에 완벽하게 적합하다. 단점으로는 추가 비용, 더 높은 작업 온도 및 증가된 시간이 포함된다.
침탄 장비 선택
일반적으로 가스 침탄은 대형 부품에 사용된다. 액체 침탄은 소형 및 중형 부품에 사용되며, 팩 침탄은 대형 부품 및 소형 부품의 대량 개별 처리에 사용될 수 있다. 진공 침탄(저압 침탄 또는 LPC)은 기본 재료 내의 합금 원소에 따라 오일 또는 고압 가스 담금질(HPGQ)과 함께 사용될 때 다양한 부품에 적용될 수 있다.
태양열 시계
태양열 시계(solar-powered watch), 태양전지손목시계 또는 빛으로 작동하는 시계(light-powered watch)는 태양 전지 기술을 사용하여 태양 에너지 발전으로 전체 또는 부분적으로 구동되는 휴대용 시계이다.
태양열 시계 역사
시티즌시계 크리스튼 솔라 셀(Crystron Solar Cell, 1976년)은 태양 전지 기술로 구동되는 최초의 쿼츠 시계였다. 1978년부터 Riehl Time Corporation이 생산한 모델은 단순히 태양열로 작동하지만 "자연 햇빛, 낮 시간 또는 일반 전구에서 에너지를 흡수하는" "실리콘 전지"를 가지고 있다고 설명되었다.
1970년대 초의 일부 태양열 시계는 시계에 전력을 공급하는 데 필요한 태양광 전지 배열을 수용하기 위해 혁신적이고 독특한 디자인을 가지고 있었다 (Synchronar, Nepro, Sicura, 그리고 크리스탈로닉(Cristalonic), 알바, 리듬 워치(Rhythm Watch), 세이코홀딩스 및 시티즌시계의 일부 모델). 1996년, 시티즌시계는 에코 드라이브라는 이름으로 아날로그 빛 구동 시계를 판매하기 시작했다. 도입 이후, 태양광 발전 장치는 효율성이 크게 향상되어 용량도 증가했다. 시계 제조업체들은 2009년까지 태양열 시계가 자사 제품군의 주요 부분이 될 정도로 기술을 발전시켰다. 오리엔트와 같은 여러 다른 시계 제조업체들도 태양열 기술을 사용한다. 융한스, 카시오, 그리고 세이코홀딩스도 마찬가지다.
태양열 시계 역사
저렴한 태양열 시계는 1980년대에 처음 판매되었고 어린이들 사이에서 인기가 많았으며, 종종 트랜스포머나 G.I. 조와 같은 유명 가상 캐릭터를 특징으로 했다.
태양열 시계 기술적 세부 사항
일반적으로 햇빛과 인공 빛은 크리스탈 뒤의 태양 전지판에 흡수된다. 다이얼은 그 위에 있거나 실제로 태양 전지판 위에 있다. 이 태양 전지판은 빛을 전기 에너지로 변환하여 시계에 전력을 공급한다. 시계는 일반적으로 충전 가능한 전지에 에너지를 저장하여 밤 동안 또는 착용자의 옷(예: 소매)으로 덮여 있을 때 전력을 공급한다. 시티즌 시계는 리튬 이온 배터리를 사용하여 빛에 노출되지 않고도 최대 5년 동안 시계에 전력을 공급할 수 있을 만큼 충분한 에너지를 저장하며, 시계가 절전 또는 최대 절전 모드로 전환되어 시계가 다시 빛에 노출될 때까지 초침이 멈추도록 한다. 모든 시계가 절전 모드를 갖는 것은 아니지만, 시티즌에서 만든 간단한 (날짜만 있는) 아날로그 버전처럼 일반적으로 6개월 동안 충전 상태를 유지한다.
태양열 시계 장점 및 단점
태양열 시계는 여러 가지 장점을 가지고 있다:
전반적으로 태양열 시계는 정확한 시간 기록 기능과 친환경 기술을 결합한다.
태양열 시계의 단점:
합성고무
합성고무(synthetic rubber)는 인공 탄성체이다. 이는 석유 부산물에서 합성된 중합체이다. 미국에서는 연간 약 32백만 tonne (35백만 쇼트톤; 31백만 롱톤)의 고무가 생산되며, 그중 3분의 2가 합성고무이다. 합성고무는 천연고무와 마찬가지로 자동차 산업에서 타이어, 문 및 창문 프로파일, O링 및 개스킷과 같은 씰, 호스, 벨트, 매트, 바닥재 등에 다양하게 사용된다. 합성고무는 특정 제품이나 응용 분야의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 다양한 물리적 및 화학적 특성을 제공한다. 합성고무는 열 안정성, 오일 및 관련 화합물에 대한 저항성이라는 두 가지 주요 측면에서 천연고무보다 우수하다. 또한 타이어와 같은 제품의 수명을 단축시킬 수 있는 산소 및 오존과 같은 산화제에 더 강하다.
합성고무 역사
1890년대부터 자전거, 특히 공압 타이어의 사용이 확대되면서 고무에 대한 수요가 증가했다. 1909년 독일 엘버펠트의 바이엘 (기업) 연구소에서 근무하던 프리츠 호프만이 이끄는 팀이 아이소프렌을 중합하여 최초의 합성고무를 만드는 데 성공했다.
1930년 러시아의 세르게이 레베데프, 미국의 월리스 캐러더스, 독일의 헤르만 슈타우딩거가 각각 독립적으로 발표한 연구는 1931년 듀폰에서 엘머 카이저 볼턴의 지휘 아래 개발된 최초의 성공적인 합성고무 중 하나인 폴리클로로프렌으로 이어졌다. 폴리클로로프렌은 열과 기름, 휘발유와 같은 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나 연료 호스와 기계의 절연 재료로 사용된다. 티오콜사는 1,2-다이클로로에테인을 기반으로 한 경쟁 고무 유형에 자사의 이름을 붙였다.
1935년, 독일 화학자들은 부나 고무로 알려진 일련의 합성고무 중 첫 번째를 합성했다. 이들은 공중합체였는데, 이는 중합체가 두 개의 단량체가 교대로 배열되어 구성된다는 의미이다. 다른 브랜드로는 왈도 세몬이 1935년에 개발한 코로실(Koroseal)과 소련 연구자들이 1940년에 개발한 소브프렌(Sovprene)이 있다.
합성고무 역사
제2차 세계 대전 중 미국의 합성고무 생산은 크게 확대되었다. 이는 일본이 동남아시아의 영국령 말라야 (현재 말레이시아)와 네덜란드령 동인도 (현재 인도네시아)와 같이 전 세계 천연고무 공급의 대부분을 차지하던 지역을 정복하면서 1942년 중반까지 추축국이 전 세계 천연고무의 제한된 공급량 거의 전부를 통제하게 되었기 때문이다.
포인트블랭크 작전의 나치 독일 폭격 목표에는 슈코파우 (연간 50,000톤) 공장과 레클링하우젠 근처의 휠스 합성고무 공장 (30,000톤, 17%), 그리고 라인강 동쪽 제방의 쾰른-도이츠에 위치한 쾰니셰 구미페덴 파브리크(Kölnische Gummifäden Fabrik) 타이어 및 튜브 공장이 포함되었다. 이탈리아 페라라의 합성고무 공장 (강 다리 근처)은 1944년 8월 23일에 폭격되었다. 다른 세 곳의 합성고무 시설은 루트비히스하펜/오파우 (15,000톤), 하노버/리머 (재활용, 20,000톤), 레버쿠젠 (5,000톤)에 있었다. 나치 점령하 폴란드 오시비엥침의 합성고무 공장은 1944년 3월 5일에 건설 중이었으며 IG 파르벤이 운영했고, SS는 관련 수용소인 아우슈비츠 III (모노비츠)에서 노예 노동을 공급했다.
합성고무 종류
가장 널리 사용되는 합성고무는 스타이렌과 1,3-뷰타다이엔의 공중합체로 만들어지는 스타이렌뷰타다이엔고무 (SBR)이다. 다른 합성고무는 다음과 같다:
이들의 다양한 변형은 단량체 혼합물과 입체화학을 제어할 수 있는 다양한 촉매를 사용하여 제조할 수 있다.
폴리아이소뷰틸렌 또는 뷰틸고무는 공기 확산에 대한 저항성 때문에 타이어 튜브 또는 내부에 일반적으로 사용된다. 이는 에너지 손실과 열 축적을 최소화하기 위해 타이어 측벽에 자주 사용되는 시스-폴리뷰타다이엔보다 훨씬 덜 탄성이 있는 재료이다. 매우 탄성이 좋아서 슈퍼볼에 사용된다. 지붕 덮개와 같은 외부 시트에 널리 사용되는 탄성체는 하이팔론 또는 클로로설폰화된 폴리에틸렌이다. EPR과 같은 합성고무는 전기 절연에도 사용될 수 있다.
실리콘고무는 실리콘 중합체로 구성된 합성 탄성체이기도 하다. 실리콘고무는 산업에서 널리 사용되며, 여러 가지 제형이 있다. 실리콘고무는 종종 1부 또는 2부 중합체이며, 특성을 개선하거나 비용을 줄이기 위해 충전제를 포함할 수 있다. 실리콘고무는 일반적으로 비반응성이고 안정적이며 극한 환경 및 온도에 강하다.
합성고무 합성
합성고무는 석유 기반 단량체를 중합하여 생산된다. 이는 제조 공정에서 분자량과 합성고무 분자의 특성 (천연고무와 달리)을 제어할 수 있도록 보장한다. 합성은 주로 단계 성장 중합 및 사슬 성장 중합을 통해 이루어진다.
단계 성장 중합에서 단량체 또는 올리고머는 축합 (작은 부산물 방출) 또는 중부가 (부산물 없음)와 같은 반응을 통해 결합하여 중합체를 형성한다.
사슬 성장 중합에서 중합체 사슬은 라디칼, 이온 또는 배위 촉매에 의해 개시되어 반응성 부위에 단량체를 추가하여 성장한다. 이 방법에는 개시, 전파 및 종결 단계가 포함된다.
합성고무 천연고무 대 합성고무
파라고무나무의 라텍스에서 나오는 천연고무는 주로 폴리시스-아이소프렌이다.
합성고무는 다른 대부분의 중합체와 마찬가지로 다양한 석유 기반 단량체로 만들어진다.
일부 합성고무는 천연고무보다 오존 균열에 덜 민감하다. 천연고무는 사슬 구조에 이중 결합이 있어 민감하지만, 일부 합성고무는 이러한 결합이 없어 오존 균열에 더 강하다. 예를 들어 바이톤 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 (EPDM), 뷰틸고무 등이 있다.
새로운 종류의 합성고무는 열가소성 탄성중합체인데, 이는 기존의 가황된 천연고무와 달리 쉽게 성형할 수 있다. 이들의 구조는 폴리우레탄의 경우 결정체에 의한 가교에 의해, SBS 블록 공중합체의 경우 비정질 영역에 의해 안정화된다.
소방 설비
소방 설비, 소화 설비, 화재 진압 설비, 화재 진압 시스템(fire suppression system)은 화재를 진압하거나 제어하고, 경우에 따라서는 화재가 확산되거나 발생하는 것을 완전히 방지하는 데 사용된다. 화재 진압 시스템은 매우 다양한 응용 분야를 가지므로, 오늘날 여러 응용 분야에 사용되는 다양한 유형의 진압 시스템이 존재한다. 이 중 일부는 여전히 사용되고 있지만 더 이상 제조 및 생산이 합법적이지 않은 경우도 있다. 예를 들어 할론 1301이 이에 해당한다.
소방 설비 진압 시스템
화재 진압 시스템은 미국화재예방협회(NFPA)의 규정을 따른다. 이 기관은 이러한 화재 진압 시스템의 적절한 설치 및 유지 관리에 대한 규정, 규칙 및 권장 사항을 작성한다. 또한 NFPA는 특정 유형의 화재 진압 시스템 요구 사항을 충족하기 위해 반드시 준수해야 하는 기준을 명시하고 있다.
소방 설비 유형
스프링클러 설비
습식 파이프
이것은 가장 일반적인 스프링클러 시스템이다. 파이프 안의 물이 채워진 전구가 가열되면 터져 물이 자유롭게 흐르게 된다. 시스템이 설치된 지역의 온도를 40°F (4°C) 이상으로 안정적으로 유지할 수 없는 경우 부동액이 사용된다.
습식 부동액
건식 파이프
이 시스템은 습식 파이프 시스템과 유사하지만, 항상 물로 채워져 있지는 않다. 대신 전구가 터지면 공기가 흐르면서 압력 강하가 발생하고, 이로 인해 밸브가 열려 물이 흐르게 된다. 이 시스템은 물이 얼지 않도록 보장할 수 없을 때 선호된다.
준비 작동식
이 시스템은 세 가지 유형으로 가장 복잡하다. 감지 장치 작동 또는 자동 스프링클러 작동 중 하나가 있는 비연동 시스템, 감지 장치 작동만 있는 단일 연동 시스템, 그리고 감지 장치와 자동 스프링클러가 모두 사용되는 이중 연동 시스템이 있다.
일제 살수식
이 시스템은 준비 작동식 시스템과 유사하지만, 감지 시스템이 작동되면 모든 스프링클러 헤드에서 물이 분사되기 시작한다는 점에서 다르다.
전자식
워터 미스트
이 시스템은 내부의 물이 매우 높은 압력에 도달한 후 스프링클러 헤드를 통해 강제로 분사될 때 작동된다.
소방 설비 유형
이러한 시스템은 물이 해로울 수 있는 경우에 가장 적합하다.
열 흡수 가스
산소를 치환하는 불활성 가스
연쇄 반응을 방해하는 가스
할로겐화 약제
이들은 주로 브롬, 염소, 불소, 요오드를 사용하는 화학 혼합물로 구성된 약제이다. 한때 할론 1301이 산업 표준이었으나, 이 약제가 환경에 미치는 악영향이 밝혀지면서 생산이 중단되었다.
소화기
물 소화기는 물을 기반으로 하며 일반 가연성 물질로 인한 화재에 가장 적합하다.
필름 형성 폼 소화기는 액체나 분말 대신 폼을 분사하며 일반 가연성 물질 및 인화성 액체 화재에 가장 적합하다.
이산화탄소 소화기는 잔류물을 남기지 않으며 인화성 액체 및 전기 화재에 가장 적합하다.
할로겐화 소화기
할론 소화기는 이산화탄소 소화기와 유사하지만, 환경 영향 때문에 할론 생산이 중단되었다.
할론 대체 청정 소화기는 할론과 유사하지만, 환경에 부정적인 영향을 미 미치지 않는다.
습식 화학 소화기는 액체 소화기로, 일반 가연성 물질 화재에 사용될 때는 냉각제로 작동하고, 식용유 화재에 사용될 때는 거품층을 형성하여 화재가 다시 점화되는 것을 방지한다.
건조 분말 소화기는 가연성 금속으로 인한 화재용이다.
소방 설비 스프링클러 설비
스프링클러 설비는 자동식 소화 설비의 일종으로, 적절한 압력과 유량을 제공하는 급수 시스템과 화재 스프링클러가 연결된 물 분배 배관 시스템으로 구성된다. 역사적으로는 공장이나 대형 상업 건물에서만 사용되었지만, 현재는 주택 및 소형 건물용 시스템도 비용 효율적인 가격으로 이용 가능하다. 스프링클러 설비는 전 세계적으로 널리 사용되며, 매년 4천만 개 이상의 스프링클러 헤드가 설치된다. 스프링클러 설비로 완전히 보호되는 건물에서 화재의 96% 이상이 스프링클러만으로 제어되었다.