EMF Weekly Brief IFRE 278호(2020.10.09)

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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