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광섬유 센서를 이용한 스케일 억제를 위한 온천수의 전자기장 치료 효과 조사
Investigation of the effects of electromagnetic field treatment of hot spring water for scale inhibition using a fiber optic sensor
출처: Science Reports
저자: Takuya Okazaki, Senshin Umeki, Tatsuya Orii, Ryusuke Ikeya, Aya Sakaguchi, Takamichi Yamamoto, Tomoaki Watanabe, Akira Ueda & Hideki Kuramitz
□ 개요
o 본 연구는 “Scientific Reports”에 게재되었음
□ 배경
o 전자기장을 이용한 치료는 화학물질의 치료 시 특정 물질을 첨가할 필요가 없다는 장점이 있어, 일본에서는 온천수 처리가 탄산칼슘 스케일 형성에 영향을 평가하기 위해 광섬유 센서를 이용한 연구를 실시함
o 광섬유 센서를 이용한 스케일 증착 연구를 통해 전자기장을 적용하면 스케일 증착이 감소 했으며, 스케일 형성 억제 효과는 전자기장의 주파수에 따라 달라짐을 발견함
o 이 증거는 QCM 1) 방법을 사용하여 측정한 척도 질량 변화에 따른 결과와 비교되었는데, 온천수에서 석영 결정 표면에 형성된 스케일의 질량 증가를 전자기장 처리에 의해 억제되 었음
o 이러한 방법은 화학억제제를 기반으로 한 기법과 비교해 비용이 저렴하고 대량의 화학물 질, 분사장비, 화학탱크 등이 필요하지 않다는 장점이 있고, 수질 환경의 오염을 방지할 수있음
□ 연구 방법
o 실험 구성
o 2015년 연구
o 2016년 연구
□ 연구 결과
o 2015년 센서 현장 테스트
o 2015년 QCM 테스트
o 2015년 기둥 유량 시험
o 2016년 현장시험 결과
□ 결론
o 2015년 실시한 센서 자기장 시험 결과에 따라 온천수에 적용되는 전자기장의 주파수에 따라 투과율 변화가 달라졌음
o 물속에 존재하는 탄산칼슘 입자의 제타 전위는 물 샘플에 적용되는 전자기장의 주파수에 따라 달라짐
o 현장 시험에서 온천수에 형성된 탄산칼슘 척도의 제타 전위는 전자기장을 적용할 때 양에서 음으로 유사하게 변할 수 있음
o 스케일 형성 억제에 대한 전자파 처리의 효과는 자속 밀도의 값에 의해 영향을 받았음
o 마츠시로 온천수의 스케일 형성 억제를 위한 전자파 처리의 효율성은 광섬유센서를 통해 성공적으로 모니터링 되었음
o 전자파 처리의 효과는 물의 품질에 의해 영향을 받기 때문에 이 값은 다른 지열 브라인이나 온천수에 적용해서는 안 됨
o 주파수 및 자속 밀도에 관한 최적 조건은 광섬유 센서 접근방식을 통해 지열장에서 신중하게 평가해야 함
o QCM 측정 및 컬럼 유량 시험의 결과와 비교하여 신중하게 결과를 확인하였음
o 본 연구는 전자파장이 스케일링 침적 예방과 관련되기 때문에 전자기장의 메커니즘과 효과를 이해하는 데 기여함 |
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