[설계] 공기분리 Air Seperation

1. 공기분리의 개요

공기분리(Air Separation)는 대기 중에 존재하는 공기를 냉각 및 분리하여 산소, 질소, 아르곤 등 유용한 가스로 분리하는 공정이다. 자연 상태의 공기는 약 78%의 질소, 21%의 산소, 나머지 소량의 아르곤과 기타 기체로 구성되어 있으며, 산업현장에서 이러한 기체들이 필요할 때 공기분리 기술을 활용한다. 공기분리 공정은 주로 액화 공정에 기반을 두고 있는데, 먼저 대량의 공기를 압축하여 필터링을 거친 후 극저온으로 냉각시키고, 그 과정에서 공기를 액체로 만들며 가스별로 끓는점 차이를 이용해 분리하는 방식이다. 이 기술은 석유화학, 전자산업, 의료용 산소 생산, 용접 등 다양한 분야에 활용되며, 글로벌 시장 규모는 2022년 기준 약 45억 달러에 달한다. 특히 산소는 산소 발생 시설을 갖춘 병원, 산업용 용접 등에 사용되며, 질소는 냉장 보관, 식품 포장, 전자 부품 세척 등에 활용된다. 공기분리 공정은 에너지 소비가 높아 전체 산업 전체 전력 소비의 약 5~10%를 차지하는 것으로 보고되며, 기술 발전과 함께 에너지 효율성을 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대형 공기분리 설비는 크기가 크고 운전비용이 높지만, 효…