1 개요
| 물질이 가질 수 있는 일반적인 상태 | ||||
| 고체 (Solid) | 액체 (Liquid) | 기체 (Gas) | 초임계유체 (Supercritical Fluid) | 플라즈마 (Plasma) |
| 기타 특이 상태 | ||||
| 보스-아인슈타인 응집 (Bose–Einstein condensate) | 페르미온 응집 (Fermionic condensate) | 초유동체 (superfluid) | ||
超臨界流體/Supercritical Fluid
초임계유체는 온도와 압력이 특정한 점, 즉 임계점(Critical point)를 넘은 물질을 말한다. Critical point를 넘으면 액체인지 기체인지 구분할 수가 없으며, 두 가지 상의 특성을 적절히 가지게 된다. v를 specific volume이라 할 때, P-v 그래프나 T-v 그래프를 보면 saturated liquid line과 saturated vapor line이 P나 T가 높아지다보면 만나게 되는 지점이 있는데, 그 곳이 임계점이다.
쉽게 말해서 완전 밀폐된 깡통안에 물과 포화된 수증기가 있다고 하자. 이 깡통을 가열하면 깡통 내 압력이 1기압 근처일 때 100℃ 근처에서 끓기 시작할 것이다. 그런데 그 상황에서 깡통의 온도를 계속 높이면 물분자의 증발은 더 많이 이루어지고 깡통의 부피는 한정되어 있기 때문에 깡통 내 수증기의 밀도는 증가하면서 압력은 커지게 된다. 반대로 깡통 안의 물은 온도가 올라가면서 계속 밀도가 줄어들기 시작한다. 이렇게 해서 특정온도와 압력에 이르게 되면 수증기의 증가한 밀도와 물의 감소한 밀도가 같게된다. 그렇게 해서 물과 수증기의 면이 구별되지 않게 되는데 이 지점을 임계점(critical point)이라고 한다.
2 성질
3 사용처
낯설고 막연한 이 물질은 생각 외로 산업 현장에서 자주 사용되고 있다
가공식품산업의 경우, 여러분은 마트에서 디카페인 커피를 자주 보았을 것이다. 커피에서 카페인 없애는 과정에서는 이산화탄소의 초임계유체가 쓰인다.
초임계유체의 용해도가 액체(혹은 기체)상태의 이산화탄소의 용해도보다 높기 때문에 초임계유체 이산화탄소를 커피에 통과시켜 카페인을 녹이고, 초임계유체 상태의 이산화탄소를 커피 바깥에서 기체 혹은 액체 상태로 되돌려(압력을 낮춘다.) 카페인을 추출, 다시 이산화탄소를 초임계유체로 만들어서...무한 반복
각종 발전소(화력이나 원자력이나 터빈이 있는 곳)에서 스팀터빈을 운용할 때, 스팀터빈으로 들어가는 유체는 사실 수증기가 아니라 초임계유체다. 스팀터빈 안에는 효율을 극대화하기 위한 연구자들의 연구 결과 임계점을 넘게 되었고 따라서 초임계유체가 돌아다닌다는 것이다.
이 외의 쓰임새(영어)는 Le portail des fluides supercritiques에서 볼 수 있으니 참고하길 바란다.