22-2운반기체(carrier gas) 종류에 따른 선형유속과 HETP… | 2022년 식품안전기사실기(필답형) 2회차 기출문제 상세 페이지

가장 우수한 운반기체 : 수소($\mathrm{H_2}$)

이유 : HETP의 최저값이 셋 중 가장 낮고, 낮은 HETP가 유지되는 유속 범위가 가장 넓어 유속을 올려도 분리효율이 떨어지지 않기 때문

[해설]

운반기체의 효율은 van Deemter 곡선(선형유속–HETP 그래프)으로 판단하며, 곡선이 낮고 평탄할수록 분리효율이 좋다.

• HETP 최저값 — 이론단 하나에 해당하는 칼럼 길이로, 수소의 최저값(약 0.27 mm)이 헬륨·질소보다 작아 이론단수가 가장 많다.
• 최적 유속 범위 — 수소는 곡선이 가장 평탄해 약 30~70 cm/s의 넓은 범위에서 HETP가 낮게 유지된다.
• 질소는 최적 유속이 약 10 cm/s로 낮고 곡선이 가팔라, 유속을 올리면 HETP가 급격히 커진다.

따라서 수소(H₂)는 유속을 높여 분석시간을 줄여도 분리효율이 떨어지지 않는다. 실무에서는 폭발 위험 때문에 헬륨을 쓰기도 하지만, 이 문항은 다른 조건을 고려하지 않으므로 수소가 답이다.