극저온 증류(Cryogenic Distillation)는 기체 혼합물을 매우 낮은 온도(–100℃ 이하)에서 액화 및 분리하는 공정으로, 공기 분리(ASU), LNG 공정, 수소·질소·산소 고순도 생산에 핵심적으로 사용됩니다. 상평형(VLE)과 열역학, 열통합(Heat Integration), 저온 재질·안전 설계가 복합적으로 작용하는 고난도 분리 기술입니다. 본 글에서는 원리 → 공정 구성 → 열역학 모델 → 장치 구조 → 실무 설계 고려사항 → 기술 발전 방향 순으로 정리합니다. 1. 왜 극저온인가? — 끓는점 차이의 활용공기 주요 성분의 정상압 끓는점은 다음과 같습니다.질소(N₂): –195.8 ℃산소(O₂): –183.0 ℃아르곤(Ar): –185.8 ℃이처럼 끓는점 차이가 존재하므로, 저온에서..

플랜트 산업에서 증류탑(Distillation Column) 은 가장 보편적이면서도, 동시에 가장 많은 에너지를 소비하는 분리 장치입니다. 정유·석유화학·가스·바이오·정밀화학 공정 전반에서 핵심 설비로 사용되며, 설계 정확도에 따라 수익성이 크게 달라집니다. 이번 글에서는 열역학 원리, 유체역학적 거동, 내부 구조, 설계 변수에 더해 실무 설계 및 Troubleshooting 관점에서 반드시 고려해야 할 사항까지 정리해 드리겠습니다. 1. 증류의 기본 원리 – VLE와 상대휘발도증류는 혼합물의 기–액 평형(VLE, Vapor-Liquid Equilibrium)과 성분 간 휘발도 차이를 이용하는 공정입니다.1) 라울의 법칙$$ P_i = x_i P_i^{sat} $$ 총압: $$ P = \sum x_i..

열교환기는 석유화학, 정유, 발전, 반도체, 가스 플랜트 등 거의 모든 공정 산업에서 핵심적인 장치입니다. 설계 정확도는 곧 에너지 효율, 운전 안정성, CAPEX/OPEX와 직결됩니다. 현재 산업 현장에서 가장 많이 언급되는 열교환기 설계 소프트웨어는HTRI와Aspen EDR입니다.본 글에서는 두 소프트웨어의 설계 철학, 정확도, 통합성, 적용 범위, 실무 활용성을 비교하여 공정 엔지니어 관점에서 어떤 상황에 어떤 프로그램이 더 적합한지 분석해 보겠습니다. 1. HTRI란 무엇인가?HTRI는 실험 기반 열전달 연구 데이터를 바탕으로 개발된 열교환기 전용 설계 소프트웨어입니다. 특히 Shell & Tube 열교환기 설계 정밀도 측면에서 높은 신뢰도를 확보하고 있습니다.✔ 주요 특징실험 데이터 기반 상관..

1. 우리는 정말 ‘기체’를 제대로 이해하고 있을까?우리는 일상적으로 “기체”라는 표현을 사용합니다. 그러나 산업 현장, 특히 플랜트·가스·반도체·에너지 분야에서는 단순히 “기체”라는 말로 모든 상태를 설명할 수 없습니다. Gas, Vapor, Critical Fluid, Supercritical Fluid, Plasma는 모두 기체와 관련된 개념이지만, 열역학적 정의·상변화 조건·물성 거동·설계 기준이 서로 다릅니다. 예를 들어, 배관 설계에서 Vapor를 Gas로 잘못 해석하면 응축 문제로 수격현상이 발생할 수 있으며, 임계영역 근처에서는 밀도 변화가 급격해 압력 계산이 크게 달라질 수 있습니다. 또한 초임계 영역에서는 기존의 액체·기체 개념이 더 이상 통하지 않습니다. 본 글에서는 각 상태를 열역학..

Hydraulic Network(유압 네트워크)는 배관, 펌프, 밸브, 탱크 등으로 구성된 유체 흐름 시스템 전체를 하나의 연결망(Network)으로 보고 해석하는 방법론입니다. 단순히 개별 배관의 압력 강하를 계산하는 것이 아니라, 시스템 전체에서 유량 분배, 압력 균형, 에너지 손실이 어떻게 형성되는지를 분석하는 것이 핵심입니다. 플랜트 공정 설계, 소방 시스템, 지역난방, 냉각수 계통, 반도체 공정 배관 등 거의 모든 산업 설비에서 Hydraulic Network 해석은 필수적인 설계 절차입니다. 1. Hydraulic Network의 기본 개념Hydraulic Network는 전기 회로 해석과 매우 유사한 개념을 가집니다.전기 회로유체 네트워크전압압력전류유량저항마찰 손실키르히호프 법칙질량보존·에..

기체 유량 계산이나 물성 검토를 하다 보면 반드시 등장하는 개념이 바로 STP(Standard Temperature and Pressure)와 NTP(Normal Temperature and Pressure)입니다. 같은 “표준조건”처럼 보이지만, 실제 설계·계산에서는 명확히 구분하지 않으면 오차가 발생할 수 있습니다. 이번 글에서는 NTP와 STP의 정의, 차이점, 실제 산업 현장에서의 적용 사례까지 근거 기반으로 정리해 보겠습니다. 1. 기체의 표준조건(Standard Condition)이란 무엇인가?기체는 온도와 압력에 따라 부피가 크게 변하는 유체입니다. 따라서 기체의 밀도, 부피유량(Nm³/h, Sm³/h 등)을 비교하려면 기준 조건이 필요합니다. 이때 사용하는 것이 바로 표준조건(Standa..