오일 배스 제작 - 2. 실리콘 오일(Silicone Oil)


기체 유량 측정 및 진공도 측정에 필요한 센서들을 제공하는 인포라드는 고객들의 필요에 맞춰 다양한 종류의 제품을 OEM 방식으로도 제작해 제공하고 있습니다.


인포라드는 모 대학 연구실의 요청으로 오일 배스를 제작하는 작업에 착수했습니다.


지난 글인 '오일 배스란 무엇인가?' 에서 오일 배스에 대해 알아보며, 인포라드에서 제작한 오일 베스를 소개했습니다.


오일 배스 제작 블로그 '1편 - 오일 배스란?' 편을 확인하시려면 위의 링크를 클릭하세요.



위의 글에서 정리한 것처럼 오일 배스는 일종의 수조로, 수조 안에 물 또는 오일을 넣고 원하는 온도를 유지할 수 있는 장비를 말합니다.

0℃ ~ 100℃ 사이에서는 물을 사용할 수 있겠지만, 이 범위를 벗어나는 온도가 필요할 경우, 특히 100℃ 가 넘는 온도가 필요할 경우 오일을 많이 사용하며 그 중에서도 실리콘 오일을 주로 사용합니다.


이번 시간에는 오일 배스에서 사용하는 실리콘 오일에 대해 알아보겠습니다.

실리콘 오일(Silicone Oil)



실리콘 오일은 실록산(Siloxane) 중합체로, 대표적으로 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)이 주 원료로 사용됩니다.

하지만, 다른 유기기인 페닐(Phenyl), 비닐(Vinyl), 에폭사이드(Epoxide), 아미노(Amino) 등이 실록산 중합체에 첨가되어 다양한 특징을 가진 실리콘 오일들이 제조됩니다.


실리콘 오일은 일반적인 오일류와 같이 매우 미끄러우며, 무색, 무취, 무미, 투명의 특징을 가지고 있습니다.

알코올과 아세톤, 물에는 녹지 않지만 분자량이 낮은 것은 석유계나 방향족계, 탄화수소 등에 녹을 수 있습니다.


실리콘 오일은 우수한 절연성과 불연성, 열 안정성, 열 전달 특성 등으로 인해 윤활유 및 작동유로 많이 사용되며, 사이클로실록산(Cyclosiloxane)종류의 실리콘 오일은 다른 실리콘 오일에 비해 상대적으로 높은 휘발성을 가져 데오드란트, 즉 발한 억제제와 같은 화장품에 사용되기도 합니다.

또한 화학적으로도 매우 안정적이고 일반적으로 인체에도 무해하기 때문에 다양한 곳에서 사용되고 있지만 가격이 비싸다는 단점이 있습니다.

그럼 오일 배스에서 왜 실리콘 오일을 사용할까?


인포라드에서 제작한 오일 배스는 배스 안 오일의 온도를 -40℃ 에서 200℃ 까지 컨트롤 할 수 있고 실제 사용될 실험실에서는 -30℃ 에서 150℃ 정도의 온도에서 실험을 진행할 예정입니다.

따라서 영하의 온도에서도 얼지 않아야 하며, 150℃ 가 넘는 온도에서도 끓거나 기화하지 않는 매개체가 필요합니다.

또한 펌프에 의한 순환 방식으로 온도 변화에 따라 점도 변화가 심해지면 사용할 수 없습니다.


실리콘 오일은 높은 열 안정성과 점도 안정성을 가지고 있기 때문에 위에서 언급한 기준에 부합됩니다.


높은 열 안정성

실리콘 오일은 실리콘과 산소 사이의 화학적 결합 특성 때문에 일부 유기 고분자에 비해 약 250℃ 까지 놀라운 열 안정성을 유지할 수 있습니다.


낮은 점도 변화성

실리콘 오일은 약 0.65cSt에서 2,000,000cSt 까지 다양한 점도를 가지고 있으며, 일반적으로 저온에서 고온까지 넓은 온도 범위에서 점도의 변화가 매우 적은 특징을 가지고 있습니다.


여기서 점도란 점성(Viscosity)으로, 유체의 흐름에 대한 저항을 뜻합니다.

즉, 액체의 끈끈한 성질이라고 볼 수 있는데, 잘 흐르는 물체일 수록 점도가 낮습니다.

간단한 예를 들어 꿀은 물보다 흐름에 대한 저항이 더 크기 때문에 물보다 점도가 크다고 할 수 있습니다.


점도는 중력을 고려하지 않은 절대점도(Absolute Viscosity)와 중력을 고려하는 동점도(Kinematic Viscosity)로 나뉩니다.

절대 점도의 단위는 P(Poise), cP(Centi Poise), Pa·s 등을 사용하며, 동점도의 단위로는 St(Stokes), cSt(Centi Stokes), ㎟/s 등을 사용합니다.


물의 경우 20℃ 일때, 1.0087cP(Centi Poise), 1.0016mPa·s(milli Pascal-Second), 1.0105cSt(Centi Stokes)의 점도를 가지며, 꿀은 대략 2,000 ~ 10,000mPa·s 입니다.

인포라드는 가스 유량 측정 센서 및 진공 센서를 제공할 뿐만 아니라 고객들의 필요에 맞춰 다양한 종류의 제품을 OEM 방식으로 제작해 제공하고 있습니다.


각종 센서 및 OEM 관련 문의는 아래의 링크를 참고하시기 바랍니다.


https://www.inforad.co.kr/




출처

https://en.wikipedia.org/wiki/Silicone_oil

https://en.wikipedia.org/wiki/Viscosity

https://terms.naver.com/entry.naver?docId=607188&cid=42420&categoryId=42420


카테고리