유중수 에멀션 안정성 및 임계 전기장 평가

정전기적 탈유화는 석유 산업에서 유중수 에멀션을 분리하는 데 널리 사용되지만, 미시적 액적 동역학과 거시적 전기적 반응 간의 관계, 특히 임계 전기장(CEF)의 정의는 아직 불충분하게 이해되고 있습니다. 본 연구는 직류 전기장 하에서 광학 현미경과 전류 모니터링을 결합하여 전기적 합착(electrocoalescence)을 정량적으로 조사했습니다. 전극 간격(100–300 μm), 수분 함량(5–15 wt%), 계면활성제 농도(0.5–1.5 wt%)를 체계적으로 변화시킨 81가지 실험을 통해 유중수 모델 에멀션을 평가했습니다. 실시간 관찰을 통해 액적 분극, 사슬 형성, 합착 및 전도성 경로 발달을 확인했습니다. CEF는 약 0.7~4.0 kV/cm 범위로, 전류 스파이크와 에멀션 내 전도성 경로를 형성하는 합착된 액적의 시각적 형성의 동시 발생으로 결정되었습니다. 액적 정렬은 전기장 인가 초기 단계에 발생하며 전류의 유의미한 증가와는 관련이 없었습니다. 대신, 전류의 급격한 증가는 전기 전도를 확립하는 액적의 성장과 관련이 있었으며, 이는 CEF가 전기적 합착 과정의 최종 단계에 해당함을 나타냅니다. 통계 분석 결과, 수분 함량의 뚜렷한 2차 효과가 나타났으며, 전극 간격과 계면활성제 농도 또한 선형, 2차 및 상호작용 효과를 통해 유의미한 영향을 미쳤습니다. 이러한 발견은 전기적 합착에 대한 기계론적 통찰력을 제공하고 임계 전기장에 대한 재해석을 뒷받침하여 정전기 분리 공정의 이해와 최적화에 기여합니다.