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  MFC 장비를 이용한 혼합가스 PPM 계산 질문
  글쓴이 : hongduk   고유ID : hjw9156     날짜 : 19-08-29 16:19     조회 : 154    
MFC 장비를 이용하여 10~100 PPM의  Air-NH3 혼합가스를 만드려고 합니다.
암모니아 농도 100%의 가스가 1,000,000 ppm 이고, 혼합가스의 PPM 농도를 맞추기 위해 MFC를 이용하여 다음과 같이
단위시간 유량(SCCM 단위)을 설정하였습니다.
  Air        NH3      PPM
 9999         1        10
 9998         2        20
 9997         3        30
 9990        10       100
위와 같이 계산하는 방법이 맞는 것이지 궁금합니다.

스테파노 Stefano   19-08-30 12:41
(1)가스의 농도는 일반적으로 부피분율 (혹은 몰 분율)로 나타내기 때문에 각 성분의 Mass Flow Meter(MFM)에 의해 계량되는 양들은 각각의 부피유량(혹은 몰 유량)으로 환산해서 계산해야 합니다.

(2) 질문에서..
만일 공기와 암모니아 각 질량유량이 각각의 부피유량으로 환산해서 나타난다면 그들 부피를 기준으로 계산하면 되지만 환산되지 않고 질량유량으로 나타난다면 이들을 각 분자량으로 나누어 몰유량으로 환산해서 계산해야 합니다.

질문에서 SCCM (S m^3/h) 나타나고 있다면 부피단위이므로 이를 그대로 이용하면 됩니다.

(3) vol ppm (ppmv or vppm)

순수 암모니아가스와 공기를 각각  A SCCM,  B SCCM  흐르고 있을때  암모니아의 vol ppm (ppmv) 농도계산은 다음수식으로 계산하면 됩니다.

ppm NH3  =  A /(A+B) * 1,000,000 ppm ......(1)

바로 위식에서  <A /(A+B) > 부분은 부피분율에 해당하고 여기에 10^6, 즉 1,000,000의 숫자를 곱해야 ppm NH3가 됩니다.
그런데 질문에서 사용한 Table에 의한 NH3 부피분율은 각각  (1/10,000),  (2/10,000), (3/10,000), (10/10,000) 입니다.  질문에서 계산된 10,20,30,100ppm으로 나타낸 값들이 어디서 비롯되었는지 알 수 없지만 모두 틀려있습니다. 

몰분율값 (1/10,000),  (2/10,000), (3/10,000), (10/10,000) 각각에 10^6을 곱해야 ppmv가 계산되므로 맞는 값들은  100,200,300, 1000 ppmv가 되어야 하지요.  농도계산에서 10배이 차이가 난다는 것은 공정사고에 해당합니다.

(4) 참고로 ..
몰분율 <A /(A+B)>에다 100%를 곱하면 m% (혹은 v%) 가 됩니다.  따라서 질문에서의 4개의 농도는 각각...
0.01, 0.02, 0.03, 0.10 m% 에 해당합니다.    m% 단위를 mol ppm(또는 ppmv)으로 환산하려면 각각  10,000배씩 해주면 됩니다.  즉 1 m%는 10,000 ppmv에 해당합니다.
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