탈기 (가스 기술)

탈기 또는 아웃개싱(outgassing), 특히 실내 공기질과 관련하여 오프가싱(offgassing)은 어떤 물질에 용해되거나, 갇히거나, 결빙되거나, 흡수되었던 기체가 방출되는 현상이다.^[1] 탈기는 승화 및 증발 (물질이 기체로 상전이하는 현상)뿐만 아니라 탈착, 균열이나 내부 부피로부터의 삼출, 그리고 느린 화학 반응의 기체 생성물을 포함할 수 있다. 끓음은 액체가 같은 물질의 증기로 상전이하는 현상이기 때문에 일반적으로 탈기와는 별개의 현상으로 간주된다.

진공 환경에서

탈기는 깨끗하고 높은 진공 환경을 만들고 유지하는 데 있어 어려운 과제이다. NASA와 ESA는 우주선에 사용하기에 적합한 낮은 탈기 특성을 가진 재료 목록을 관리하는데, 탈기 생성물은 광학 요소, 열 방사체 또는 태양 전지에 응축되어 이들을 가릴 수 있기 때문이다. 일반적으로 흡수성이 없다고 여겨지는 재료도 산업 또는 과학적 진공 공정을 방해할 만큼 충분한 경량 분자를 방출할 수 있다. 수분, 실런트, 윤활유, 그리고 접착제가 가장 일반적인 원인이지만, 심지어 금속과 유리도 균열이나 불순물에서 기체를 방출할 수 있다. 탈기 속도는 온도가 높을수록 증기압과 화학 반응 속도가 증가하기 때문에 빨라진다. 대부분의 고체 재료의 경우, 제조 및 준비 방법으로 탈기 수준을 크게 줄일 수 있다. 표면 세척, 또는 개별 부품이나 전체 조립품을 가열하는 과정("베이크아웃"이라고 함)은 휘발성 물질을 제거할 수 있다.

스타더스트 우주 탐사선은 항법 카메라의 CCD 센서에 응축된 알려지지 않은 오염물질로 인해 이미지 품질이 저하되었다.^[2] 카시니 우주 탐사선의 협각 카메라도 비슷한 문제에 직면했지만, 시스템을 4 °C로 반복적으로 가열하여 해결했다.^[3] ESA의 로제타 우주선에 대해서는 질량 분석기를 사용하여 탈기 효과에 대한 포괄적인 특성화를 얻을 수 있었다.^[4]

혜성에서는 자연적인 탈기가 흔하다.^[5]

암석으로부터

혜성 67P에서 분출되는 기체와 먼지.

탈기는 지구형 행성이나 위성의 희박한 대기의 가능한 원인이다.^[6] 많은 물질은 우주 공간의 극심한 진공에 비해 휘발성이 강하며, 주변 온도에서 증발하거나 심지어 끓을 수도 있다. 달 표면의 물질은 오래전에 완전히 탈기되어 태양풍에 날려갔지만, 휘발성 물질은 깊은 곳에 남아 있을 수 있다. 달의 대기는 아마도 표면 아래 따뜻한 물질의 탈기로부터 기원할 것이다.

일단 방출되면, 기체는 거의 항상 주변의 암석과 모래보다 밀도가 낮아 표면으로 스며든다. 화산의 폭발성 분화는 용암 돔 등에 갇힌 마그마에서 탈기된 물이나 기타 휘발성 물질의 결과이다. 새로운 지각이 생성되는 지구의 판 발산 경계에서는 헬륨과 이산화 탄소가 맨틀 마그마에서 탈기되는 휘발성 물질 중 일부이다. 원시 방사성 핵종 (및 그 붕괴 생성물)의 알파 붕괴는 지구형 행성의 암석에서 계속해서 방출되는 헬륨의 대부분을 생성한다.

우라늄 광석, 인산염 암석, 셰일, 화강암, 편마암, 편암과 같은 화성암 및 변성암과 같이 라듐-226을 포함하는 암석은 방사성 라돈을 탈기할 수 있으므로 라돈 저감이 필요하다.

밀폐된 환경에서

공기가 정체되거나 재순환되는 밀폐된 환경에 축적되면 탈기가 중요할 수 있다. 예를 들어, 새 차 냄새는 밀폐된 자동차 내부에서 열에 의해 방출된 탈기된 화학 물질로 구성된다. 심지어 거의 냄새가 없는 목재와 같은 물질도 밀폐된 상자에 몇 달 동안 보관하면 강한 냄새가 축적될 수 있다. 많은 산업 제품, 특히 플라스틱에서 방출되는 가소제와 용매가 인체 건강에 해로울 수 있다는 우려가 있다.^[7] 용매 증기에 장기간 노출되면 만성 용매 유발 뇌병증 (CSE)이 발생할 수 있다. 독성 가스의 탈기는 자급식 재순환 대기를 가져야 하는 잠수함과 우주정거장의 설계에서 큰 관심사이다.

건설 분야에서

굳어가는 콘크리트 표면 근처의 작은 기포가 탈기되면 구조물에 영구적인 구멍 (일명 버그홀)이 생겨 구조적 무결성을 손상시킬 수 있다.^[8][9]

같이 보기

• 니오스호 비극
• 진공에서 사용되는 재료
• 휘발성 유기 화합물
• 혜성