브라운가스 원리

Ⅰ. 서론 일반적으로 수소를 다루는 일은 아주 위험하다고 알고 있다. 그러나 이러한 일반적인 상식과는 달리 율 브라운 박사는 종래의 수소만을 정제하여 사용한다는 개념에서 탈피하여 물을 분해하여 얻어지는 수소와 산소를 굳이 분리하지 않고 혼합된 상태로 사용한다는 새로운 각도에서 바라보기 시작하였다. 이렇게 해서 탄생한 것이 브라운 가스이다. 브라운 가스는 단순히 수소와 산소의 혼합물이 아닌 전혀 새로운 성질을 가진 제 3의 기체라고도 볼 수 있는 새로운 물리 화학적 성질을 가진 기체이다. 이 기체에 대해 알아보기 전에 우선 수소연료에 대해 알아보기로 한다. Ⅱ. 본론 1. 일반적인 수소원료 일반적으로 수소는 연료의 단위 무게당 가장 많은 열량을 발생할 뿐만 아니라 고온(2700℃)의 열을 생산할 수 있는 이상적인 연료가 된다고 알려져 있다. 수소를 이용하면 풍부한 열을 유도할 수 있을 뿐만 아니라 다른 화석 연료에 비해 다양한 농도에서도 연소가 가능하며 불꽃의 진행속도도 다른 연료들에 비해 7배 이상 빠르다. 때문에 강력한 추진력을 필요로 하는 로켓의 분사연료로 개발되어 오랫동안 사용되고 있다. 또한 연소시 부산물로 물만이 발생하기 때문에 그 자체로서 무공해 연료이다. 2. 브라운 가스의 정의 브라운 가스란 브라운 가스 발생기에서 생성된 기체로서 수소와 산소의 함량비가 정확히 2:1인 혼합가스를 말한다. 다시 말해서 수소 가스와 산소 가스를 정확히 2:1로 혼합하여 만든 혼합가스 혹은 일반적인 전기분해 방법으로 물을 전기 분해할 때 서로 분리하여 얻게 되는 수소기체와 산소기체를 다시 서로 혼합하여 만들 수 있는 혼합기체와는 구별되는 전혀 다른 성질의 기체이다. 이 기체는 무색 무취이며 공기보다 가볍고 독성이 없으며 안전하다. 3. 브라운 가스 개발의 역사 브라운 가스는 호주의 율 브라운 박사에 의해서 개발된 기술이다. 그는 1922년 불가리아에서 태어났다. 대학에서 전기공학을 전공하였으며 대학을 졸업하고 모스크바로 유학하여 물리학 박사학위를 취득하였다. 그 후 엔지니어로서 연구활동을 하였으나 사회주의 체제에 적응하지 못하고 터키를 경유하여 1952년 호주에 정착하여 지금에 이르고 있다. 호주에서 학문적인 자질을 인정받아 1971년 당시 세계적인 관심사였던 무공해 에너지의 개발연구에 매진하기 시작하였다. 그는 물을 전기 분해하여 나오는 수소원자와 산소원자를 잘 혼합하면 안전하게 연소한다는 것을 발견하였으며 연구를 거듭하여 효율이 높은 전기분해장치를 개발하는데 성공하였다. 여기서 얻어지는 수소와 산소의 혼합가스는 일반적인 수소와 산소의 혼합가스와는 다른 물리 화학적 성질을 보이므로 자신의 이름을 따서 '브라운 가스' 라고 명명하였다. 4. 브라운 가스 및 발생장치의 특징 1) 일반적인 전기분해 물의 전기분해는 수산화나트륨 혹은 수산화칼륨 수용액에 직류전류를 흘려주면 수산이온과 나트륨이온 혹은 칼륨이온이 매개체로 작용하여 일어난다. 이때 수소와 산소는 정확하게 2:1의 비율로 생성된다. 일반적으로 수소는 산소와 격렬하게 반응하며 이때 발생하는 발열량은 화학반응에서 연료의 단위무게당 최대량의 열을 방출하는 발열반응이다. 이는 메탄 에탄 부탄 등과 같은 탄화수소보다 약 3배에 이르는 연소열을 방출한다. 하지만 발열량이 많고 쉽게 폭발한다는 똑같은 이유로 수소는 무척 위험하고 취급상 어려움이 많이 따른다. 이러한 수소를 정제하는 방법중 전기분해로 생성하게 되면 수소와 산소는 대단히 반응성이 좋기 때문에 수소를 생성하는 것은 지극히 위험하다고 생각했으며 또한 산소가 섞여 있으므로 순도가 떨어져 모든 점에서 불리하다고 판단하였다. 그래서 물을 분해하는 시점부터 최대한 산소와 수소를 분리하여 순수하게 수소만을 정제하려고 하였다. 이를 위해 전기분해시 두 전극을 완전히 분리하기 위해 분리막을 사용하였다. 2) 브라운 가스 발생장치 율 브라운 박사의 경우는 기존의 불문율과도 같았던 분리막을 이용하는 방법과는 정반대의 방향에서 접근하였다. 그는 수소와 산소를 이상적으로 혼합하면 일반적인 추측과는 달리 오히려 훨씬 안전하게 연소한다는 사실을 실험을 통해서 발견하였다. 이를 기초로 기존의 일반적인 전기분해조를 개선하여 전기분해 효율을 최고 96%까지 전기 분해할 수 있는 새로운 전기분해조를 개발하였다. 브라운 가스 발생장치는 25%의 수산화칼륨 수용액을 직류전류를 사용하여 전기분해하는데 일반적인 전기분해 장치와 본질적으로 같은 장치라고 하여도 과언이 아니다. 그러나 일반적인 전기분해장치와 구별되는 중요한 차이가 있는데 그것은 물을 전기분해하여 수소와 산소를 얻기는 하지만 서로를 분리하지 않고서 그냥 혼합기체 상태로 얻는다는 점이다. 다시 말해서 브라운 가스 발생장치의 핵심적인 기술은 물을 전기분해하여