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산소발생기
산소발생기(酸素發生機, oxygen concentrator)는 산소를 만들어 신선한 공기를 공급하는 기기를 말한다.
개요
산소발생기는 산소를 발생시키는 기기를 말한다. 즉, 실내의 공기를 산소와 그 외에 각종 오염물질과 질소, 이산화탄소, 먼지 등을 분리한 후 다시 실내에 산소를 공급하고 나머지 오염물질은 실외로 배출시키는 기기이다. 공기 중에 있는 오염물질과 질소를 제거하고 산소를 고농축시켜 실내에 발생시키는 전기기기이다. 본래 고가의 의료기기였으나 21세기 들어와 웰빙붐이 불고 기술의 발전으로 가격이 낮아지면서 일반인의 수요가 증가되었다.
실내 공기를 인체에 유익하게 바꿔준다는 점에서 공기청정기와 비슷하다. 그러나 공기청정기가 주로 먼지 또는 유해가스 제거나 진드기와 각종 세균을 없애는 등 생활환경에 관련된 반면, 직접 인체에 관련된다는 점이 특징이다. 신선한 산소를 공급하여 인체의 물질대사 활동을 활발하게 해주는데, 특히 정신집중을 수요하는 수험생이나 직장인·임산부·노약자 등을 위한 건강가전으로 자리 잡아 향후 대중화될 것으로 전망된다.
지하나 밀폐된 공간에서 활용도가 높으며, 필터 교체를 통해 반영구적으로 사용할 수 있다. 형태에 따라 일체형, 설치형, 탁상용으로 나누어지며 각 기기에 따라 정화면적(m2), 전기 사용량이 다르므로 용도에 맞는 선택이 필요하다.[1][2]
특징
산소발생기는 주변의 대기를 흡입하여 산소와 질소를 분리하여 사용자가 흡입할 수 있도록 제공하는 제품이다. 공기 성분을 살펴보면 질소 78%, 산소21%, 아르곤, 이산화탄소 등이 나머지 1%를 차지하고 있다. 분리형 산소발생기는 78%를 차지하는 질소를 분리해 고농도 산소를 만들어내는 방법을 쓴다. 보통 호스 형태로 된 질소배출구가 있어 이를 통해 질소를 실외로 내보낸다. 고농도 산소는 실내에 공급하거나 개인용 산소공급기의 경우 토출구가 달린 산소 헤드셋을 통해 사람이 직접 들이마실 수 있다.
산소를 추출하는 방식은 여러 방법이 있으며 각각의 방식은 서로 장단점이 있다. 부화막이나 멤브레인 같은 막을 사용하여 진공펌프가 공기를 흡입하여 공기가 부화막이나 멤브레인을 통과하는 과정에서 산소와 질소가 분리되는 원리를 이용하는 방식이 있고, 압축된 공기가 흡착제(Zeolite)로 충전된 흡착탑을 통과하면서, 강흡착 성분인 질소는 흡착제에 흡착되고, 약흡착 성분인 산소는 그대로 통과되어 생산하는 PSA법이 있다. 부화막이나 멤브레인을 이용하는 방식은 저순도의 산소를 얻을 수 있으나 소음발생이 적은 장점이 있으나 흡착제(Zeolite)를 이용한 PSA법은 고순도의 산소를 얻을 수 있으나 소음발생이 큰 단점이 있다.[3]
산소발생기 원리와 효과
산소발생기 원리는 우리가 매일 마시는 공기 중에는 질소 78~80%와 산소 19.5~21.5%(기타1%)로 구성되어 있는데 이 공기를 산소발생기가 흡입하면 물리적 압력을 가하여 질소와 산소를 분리 후 질소는 배출하고 산소만 공급하는 방식으로 청정산소를 발생시키는 것이다.
의료용산소발생기 등 대부분의 산소는 비슷한 원리로 만들어지고 있는데 용기에 저장하기 위해 끓는점을 이용하여 담아서 유통하고 있는 것이다. 이렇게 만들어진 산소를 만약에 사무실이나 어린이집 유치원 초중고등학교 대학도서관 휘트니스센터 산후조리원 병원 아파트 독서실 등 밀폐된 공간에 공급하면 과연 무슨 효과가 있는지 알아보겠다.
설명에 앞서 산소발생기 효과는 결국 산소의 효과라고 생각하면 된다. 산소발생기 설치로 실내 공간에 산소가 공급된다면 산소농도가 떨어져서 갑갑함이나 졸림 피곤함등이 해소되고 스트레스 해소 및 능률향상의 효과가 나타난다. 무슨 일이든 우리 몸은 좋은 산소를 원하고 특히 숲속 같은 산소농도가 인체의 면역력을 길러 건강함을 유지하도록 해준다.
특히 환기를 자주 못하는 대한민국 대기질을 감안했을 때 산소부족을 느끼는 경우가 나타나고 있는데 산소부족은 일시적인 생활의 불편함을 초래하는 것으로 끝나는 것이 아니라 장기적 관점에서는 암 발생의 원인이 되기 때문에 산소가 실내에 부족하지 않도록 항상 실내 공기질에 관심을 가져야 한다.
실내 산소부족 과 암 발생
산소발생기로 실내에 산소를 공급하면 실내에 새집증후군을 완화시켜주며 산소의 특징상 곰팡이나 유해균이 선별 공격을 받게되어 곰팡이 제거와 유해균 제거로 실내가 건강한 환경이 되기때문에 산후조리원이나 신생아실에 산소발생기 설치가 많다. 산소가 풍부할수록 스트레스 해소에 도움이 되므로 기업체 회장실이나 대표실 그리고 회의실과 직원 휴게실등에 산소발생기 도입을 많이하고 있다.
가정에 설치요청이 최근 많이 늘어난 이유는 산소가 병을 치료하거나 회복하는데 필요하다는 서적들이 알려지면서 산소에 대한 인식이 바뀌게 되어 암이나 호흡기 폐질환으로 고생하시는 분들이 설치를 많이 하고있으며 단순 두통이나 답답함의 원인을 미세먼지로 인한 환기부족에서 찾는 분들이 설치하고 있지만 사실 모든 가정이 산소부족이 나타날 가능성이 계속 높아지고 있어서 미세먼지가 있는 날이라 하더라도 심하지 않은 시간대를 확인하여 어떻게든 창문을 열고 환기를 하여야 최소한의 산소부족 현상을 예방할 수 있는 것이다.
산소에 대해 가장 주의해서 관심을 가져야 하는 장소와 시간대는 수면을 취하는 방과 수면시간이다. 농촌이든 도시든 대부분의 가정에서는 수면시간에 창문이나 방문을 꼭꼭 닫고 잠을 잔다. 이렇게 되면 수면 후 2~3시간 후면 산소 부족 상태가 되기 시작하는데 매일 우리는 몇 시간씩 산소가 부족한 공간에서 잠을 자고 있게 되는 것이고 그런 산소 부족임을 알 수 있는 건 아침에 잠에서 깬 후 창문을 열면 상쾌하게 느껴지는 데 반대로 생각하면 우리는 상쾌하지 않은 공간에서 잠을 잤었다는 걸 알 수 있는 것이 된다.
모든 암의 근본 원인은 산소 부족에 기인한다. 아는 사람은 이제 대부분 알고 있는 이 짧은 글귀를 다시 상기하여 실내가 항상 상쾌하고 산소가 부족하지 않도록 신경 써서 관리하는 것만으로도 가족이 훨씬 면역력이 강해지고 건강해질 수 있다는 것을 알았으면 좋겠다.
이젠 실내에서도 싱싱한 청정산소로 가득한 공기를 마셔야 한다. 숲속에 가면 도심 속 실내보다 산소농도가 1% 이상 높은데 이런 환경에서 온몸으로 호흡을 하게 되므로 사람들은 무의식적으로 등산이나 산책을 하게 되는 것이다. (건강을 위한 산행은 공기가 잘 통하는 편안한 옷차림이 좋다). 어투가 가정에 산소발생기 설치가 필요하다고 이야기하는 이유는 환기 부족이 곧 산소 부족이 된다는 것과 산소 부족이 암의 원인이 되기 때문이며 산소 부족은 공기청정기가 대신하는 게 아니라 산소발생기가 그 역할을 할 수 있기 때문이다.[4]
산소 분리 기술의 종류
- 촉매를 이용한 산소발생 : 표백제를 이용한 촉매로 물과 반응시켜 산소를 발생시키는 원리로 구조가 매우 간단하다. 저가형에 적용되며 고순도의 산소를 발생시킨다. 저가형의 모델로 사용되며 매번 촉매제를 교환해 주어야 하는 불편함이 있어 휴대용 산소발생기로 사용된다.
- 전기분해를 이용한 산소발생 : 물을 전기분해하면 산소와 수소가 발생하는 원리로 구조가 매우 간단하며 고순도의 산소를 발생시킨다. 가장 기초적이며 가장 공개돼있는 기술이지만 상업적으로 활용되지는 않고 있다. 폭발성이 매우 높은 수소가 발생하여 위험할 뿐더러 수소를 별도 처리를 해야 되기 때문에 후처리 공정이 복잡하다.
- PSA(Pressure Swing Adsorption, 압력변동흡착) 방식을 이용한 산소발생 : 흡착제를 이용한 산소발생 원리로 공기중의 질소분자를 흡착제에 의해 흡수하여 산소의 농도를 높이는 방법을 이용하고 있으며 현재 가장 많이 활용되고 있다. 또한 특허시효가 만료되어 특허에 접촉되지 않고 사용할 수 있어 제작에 어려움이 없다. 그러나 흡착제로 쓰이는 원료가 수분에 약해 수분 방지에 심혈을 기울여야 하는 단점이 남아있다.
- 기체분리방식을 이용한 산소 발생 : 중공사막에 대한 물질들의 투과속도 차이를 이용하여 산소를 분리하는 방법으로 압축공기를 중공사막에 투입시켜 산소를 중공사막의 배출부로 나오게 하여 산소를 방출한다. 이 방식은 반영구적으로 사용할 수 있는 구조로 설치가 간편하고 활용도가 넓다. 수분에 강하고 다른 매체들과의 반응이 없어 하자보수가 거의 없는 것이 큰 장점이라 할 수 있다. 주로 산업용에 많이 활용되고 있으며 이번에 가정용으로 개발하고자 하는 방식으로 전망이 매우 좋다고 할 수 있겠다.[5]
동영상
각주
참고자료
- 〈산소발생기〉, 《네이버 국어사전》
- 〈산소발생기〉, 《쇼핑용어사전》
- 〈산소발생기〉, 《두산백과》
- 〈산소 발생기란?〉, 《퓨어앤클린》
- 오투, 〈산소발생기 원리와 효과〉, 《네이버 블로그》, 2018-03-15
- ECO 전도사, 〈산소발생기 원리〉, 《네이버 블로그》, 2016-06-16
같이 보기
