• 공업화학
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• 제5권4호
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• pp.580-587
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• 1994

고정층 상압 유통식 반응기에서 메탄의 전화율 10% 미만의 범위에서 $Na^+(50wt%)/MgO$ 촉매를 사용하여 반응온도 710, 730, 750, 770, $790^{\circ}C$에서 메탄과 산소의 분압을 변화시켜 가면서 메탄의 oxidative coupling반응을 수행하여 이산화탄소와 에탄의 생성속도를 구하고 curve fitting으로 속도식을 증명하였다. Langmuir-Hinshelwood, Rideal-Redox, Eley-Rideal형 반응 메카니즘 중에서 Langmuir-Hinshelwood형 반응 메카니즘이 실험 결과와 가장 잘 일치하였으며, $CH_3{\cdot}$의 생성에 관여하는 산소종은 촉매 표면의 $O_2{^-}$ 또는 $O_2{^{2-}}$으로 제시할 수 있었고, 이때의 활성화 에너지는 약 39.3kcal/mol이었다. 또한, curve fitting결과 $CO_x$을 생성하는 산소의 화학 양론계수 x는 약 1.5이었으며, 이로부터 $CH_3{\cdot}$의 일부가 표면산소에 의해서 산화반응을 거쳐 $CH_3O_2{\cdot}*$ 형성을 추측할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.119-124
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• 2018

아닐린과메탄올의산화 카르보닐화방법에의한 Methyl N-phenyl carbamate 제조는 기존의포스겐을사용하는폴리머의 단량체 생산공정을 대체할 수 있는 환경 친화적인 공정으로 많은 관심을 가지고 있다. 본 연구에서는 담지체로 Y-zeolite, $SiO_2$, $Al_2O_3$를 사용하여 불균일화 촉매를 제조하였고, 제조 된 불균일화 촉매를 이용하여 아닐린과 메탄올로부터 산화카르보닐화 연속운전을 시도하였다. 회분식반응기를 이용하여 담지체를 결정하였으며, 담지된 palladium 촉매를 이용하여 조촉매의 영향과 반응온도, 반응압력 등 여러 반응최적조건을 확립하였다. 최적의 반응조건 MPC의 수율은 98.6% 였으며, 반응속도론적 연구를 수행하였다. 각 반응온도의 반응속도상수로부터 얻어진 활성화 에너지는 각각 E=82.38 kJ/mol, E=66.20 kJ/mol 이었다. 또한 확립된 반응조건에서 장시간 연속운전을 수행하여 카바메이트 공정 개발을 위한 기초자료를 구하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제19권1호
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• pp.76-81
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• 1991

2l 발효조에서 pH6.9, 온도 $32^{\circ}C$일 때 당밀배지를 이용하여 Corynebacterium glutamicum의 영양요구성 유사체 내성변이주에 의한 라이신 발효시 산화환원 전위 (ORP)가 라이신 발효속도의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 희석률이 0.1$h ^1$일때 탄소원이 제한되건 로이신이 제한되건 산소가 제한되지 않는 한 최대의 대당수율 24를 보였으며, 이 때의 산화환원 전윈 값은 -60mV와 -100mV 범위에 해당하였다. 산화화원 전위 값이 -130mV의 매우 낮은 용존산소 조건하에서는 대당수율 밀 $q_s, q_p$ 등의 발효 반응속도 상수값들이 크게 감소하였으며 glvcine, alanine, valine을 포함하는 발효 부산물의 축적량이 매우 높아졌다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권4호
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• pp.461-470
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• 1994

방사성 코발트, 스트론 , 세슘의 사암에 대한 수착특성평가 실험을 수행하였다. 수착반응속도론적 평가와 더불어 수착유형 및 가역성 등을파악하였다. 수착반응은 크게 두 단계로 나눌 수 있는데, 초기 10시간 이내에 사암외부표면에 대부분의 수착이 일어나고, 이후에는 사암입자내 미세공극을 통한 내부수착 표면으로의 확산이 수착속도 결정단계로 작용하는 과정이다. 방사성핵종이 지하매질에 수착하는 주된 수착유형을 정량적으로 평가하기 위한 방법으로서 순차적화학추출법을 도입하여 방사성핵종이 수착되어 있는 사암에 대해 탈착 실험을 수행하였다. 특히 이온교환되어 있는 세슘을 탈착시키기 위해 염화칼륨 용액으로 추출하는 공정을 도입하였다. 본 연구에서 고려한 수착유형은 지하수조건에서 가역적 수착, 이온 교환, 철망간산화 /산수소화물과의 결합, 비가역적 고착등이다. 스트론튬은 사암표면에 상대적으로 반응이 빠르고 가역적인 이온교환반응을 하였다. 코발트와 세슘은 복합적인 수착반응 양상을 보였다. 코발트의 경우, 주된 수착유형은 철망간산화 /산수소화물과의 결합이고, 비가역적인 고착도 상당비율 일어났다. 세슘의 경우, 비가역적 고착이 주된 수착유형이였으며, 이온교환도 상당비율 일어났다. 그러므로, 수착반응의 가역성 및 이동성은 스트론튬 ＞ 코발트 ＞ 세슘 순이였다.

• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.309-316
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• 1999

본 연구에서는 오리멀젼을 연료로 하는 가스화기를 대상으로 전산유체역학 방법론을 적용하여 연료의 가스화 반응 특성을 파악하고자 하였다. 특히, 산화제의 양에 따른 가스화기내 생성 가스의 농도 분포를 예측해 보고, 분무되는 오리멀젼 액적의 직경 및 분사 각도, 그리고 연료 주입구에서의 유입 속도 변화등 연료의 유입 조건에 따른 반응장의 유동 특성을 고찰해 보았다. 본 연구에서는 산화제와 오리멀젼의 비가 0.88일 때 가스화 반응이 가장 활발히 진행되어 연료로서 효용 가치가 있는 CO, H$_2$의 농도가 출구에서 높게 나타났으며, 오리멀젼 액적의 직경이 작을수록 반응성이 좋았고, 분무 각도가 45$^{\circ}$로 유입될때 혼합 효과가 증대되었다. 따라서, 액적을 연료로하는 가스화기 운전시 유입되는 액적의 직경은 수십$\mu\textrm{m}$로 무화시켜 반응시키고, 벽면쪽으로 액적이 치우치지 않도록 적절한 각도로 분무시켜주는 것이 전체시스템의 효율을 항상시킬 수 있는 방안이라고 판단되었다. 또한 선행된 해석 결과를 토대로 100톤/일급 고온.고압 플랜트에 대한 해석을 수행하여 봄으로써 적절한 오리멀젼 가스화기 운전 조건의 기본 자료를 확보하고자 하였다.

• 한국광물학회지
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• 제21권4호
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• pp.425-434
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• 2008

토양과 지하수의 비소 오염은 최근 심각한 환경문제들 중 하나로 대두되고 있으며, 이러한 비소 오염은 다양한 자연적 또는 인위적 원인들로 인하여 발생할 수 있다. 지중에서 비소의 거동은 철, 망간, 알루미늄 등과 같은 여러 종류의 산화물 또는 수산화물들과 점토광물에 의하여 영향을 받고, 특히 이중에서 철 (산)수산화물이 가장 효과적으로 비소를 제어하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 철 산화물의 일종인 자철석의 비소 흡착 특성을 연구하였다. 자철석이 비소의 화학종(5가와 3가 비소)에 따라서 어떠한 흡착 특성을 나타내는가 알아보기 위하여 비소 흡착에 주요하게 영향을 줄 수 있는 자철석의 물리화학적 특성들을 측정하고, 평형론적 실험과 반응속도론적 실험을 병행하여 수행하였다. 비소 흡착제로 사용하기 위하여 실험실에서 합성한 자철석의 영전하점(point of zero charge, PZC)과 비표면적은 각각 6.56과 $16.6\;g/m^2$로 다른 철 (산)수산화물들에 비해 상대적으로 낮은 간들을 나타냈다. 두 비소 화학종과 자철석의 평형실험 결과, 3가 비소가 5가 비소보다 더 많이 흡착되는 것으로 조사되어, 3가 비소가 흡착제로 사용된 자철석과 더 높은 친화력을 가지는 것으로 나타났다. 3가 비소는 pH 7에서, 5가 비소는 pH 2에서 흡착량이 가장 높았으며, 5가 비소의 경우 pH가 증가함에 따라 자철석의 표면과 전기적 반발력으로 인해 그 흡착량이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 pH에 따른 자철석의 표면전하의 변화와 비소의 화학적 형태 등이 비소를 제어하는데 있어서 중요한 인자로 고려되어야 한다는 것을 지시한다. 시간에 따른 흡착 반응연구에서는 5가 비소가 3가 비소보다 더 빠르게 흡착됨을 알 수 있었으나, 비소의 화학적 존재형태에 관계없이 모두 4시간 이내에 평형 흡착에 도달하였다. 또한, 반응속도 실험결과를 지금까지 제안된 다양한 반응속도 모델들과 비교하였을 때, power function과 elovich 모델이 본 연구에서 사용된 자철석과 비소의 흡착을 가장 잘 모사하는 것으로 나타났다.

• 대한화학회지
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• 제18권4호
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• pp.259-266
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• 1974

과염소산 수용액 중에서 바나듐(III)이온이 산소에 의해 산화되는 반응에 대해서 pH 범위1∼3에 걸쳐 $H_2O^{18}$을 이용한 동위원소 실험을 행했다. 반응속도식$-\frac{d[V(III)]}{dt}=k_1\frac{[O_2][V(III)]}{[H^+]}$가 성립되는 높은 히드로늄이온 농도(pH<∼2)에서는 반응생성물 $VO^{2+}$이온의 산소가 모두 산소분자에서 유래된다는 결과를 얻었다. 반면 $-\frac{d[V(III)]}{dt}=K_2\frac{[O_2][V(III)]^2}{[Ht]^2}$의 속도식이 성립하는 pH>∼2 범위에서의 추적자 실험은 바나딜이온의 산소의 50%가 산소분자에서 온다는 결과를 주었다. 반응속도론의 결과 화학량론적 결정과 아울러 동위원소 실험결과를 고려하면 다음과 같은 반응 메카니즘을 제안할 수 있다.$$V^{3+}\rightleftarrows VOH^{2+} + H+, 2VOH^{2+}\rightleftarrowsV_2(OH)_2^{4+}$$$$ 낮은\PH:\ VOH^{2+}+O_2 \rightarrow V(O_2)OH^{2+}, V(O_2)OH^{2+}+VOH^{2+}\rightarrow 2VO^{2+}+H_2O_2$$$$ 높은\PH:\V2(OH)_2^{4+}+O_2\rightarrow2VO^{2+}+H_2O_2, V_2(OH)_2^{4+}+H_2O_2\rightarrow2VO^{2+}+2H_2O$$

• 한국진공학회지
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• 제21권5호
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• pp.242-248
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• 2012

방사광 가속기에서 얻은 x-선을 이용하여 초고진공에서 열처리를 통하여 얻어진 $TiO_2$ (001) 단결정 표면의 원자가 전자대에 대한 광전자 분광연구를 수행하였다. 이 연구를 통하여 특히 페르미 준위 0.9 eV 근처에 있는 결함에 기인한 전자 상태의 변화로 부터 $Ti^{3+}$ 결함의 산화 또는 열확산 과정에 대한 반응 속도론적 특성을 연구하였다. 본 연구의 결과는 (001)면에서의 $Ti^{3+}$ 결함의 열역학적 특성이 $TiO_2$ (110) 단결정면에서의 그것과 어떻게 다른지를 규명하는데 큰 의미가 있다. 연구 결과, (001)과 (110) 결정면에서의 $Ti^{3+}$ 결함의 거동은 산화 반응성과 결정 내에서의 열적 확산 특성에서 매우 유사하다는 것을 알게 되었다. 이와 같은 결과를 얻게 된 주된 이유 중의 하나는 관여하는 $Ti^{3+}$ 결함이 주로 표면 근처에 분포되어 있다는데서 찾을 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권12호
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• pp.1596-1607
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• 2000

The optimal design of auto-catalyst needs a good compromise between the pressure drop and flow uniformity in the substrate. One of the effective methods to achieve this goal is to use the concept of radially variable cell density. But this method has not been examined its usefulness in terms of chemical behavior and conversion performance. In this work, two-dimensional performance prediction of catalyst coupled with turbulent reacting flow simulation has been used to evaluated the benefits of this method n the flow uniformity and conversion efficiency. The results showed that two cell combination of 93cpsc and 62 cpsc was the most effective for improved pressure drop and conversion efficiency due to balanced space velocity and efficient usage of geometric surface area of channels. It was also found that large temperature difference between the bricks in case that the edge of the frontal face of brick has too much lower cell density(less than 67% of cell density of the center of the brick). This study has also demonstrated that the present computational results show the better prediction accuracy in terms of CO, HC and NO conversion efficiencies compared to those of conventional 1-D adiabatic model by comparison with experimental results.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.346-347
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• 2012

최근 화석연료 대체 에너지원으로서 자동차용으로 연구 개발 및 응용되고 있는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC: Proton exchange membrane fuel cells)에서 분리판(Bipolar Plate)은 스택 전체 무게의 80%, 스택 가격의 60% 정도로 가장 높은 비중을 차지한다. 분리판은 연료와 산화제를 공급해주는 통로 및 전지 운전 중에 생성된 물을 제거하는 통로 역할과 anode, cathode로서 전극 역할을 통해 스택 전력을 형성하는 핵심 기능과 전지와 전지 사이의 지지대 역할을 한다. 따라서 분리판은 전기전도성, 내부식성 및 기계적 특성이 우수해야함은 물론이고, 얇고 가벼우며 가공성이 뛰어나야 한다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 금속 분리판 소재 중 스테인리스 스틸은 전기적, 기계적 특성 및 내부식성이 우수한 반면, 가격이 비싸고, 중량이 무거운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 DC 반응성 마그네트론 스퍼터링법으로 전기적, 기계적 특성 및 내부 식성이 우수한 TiN, TiCN 박막을 스테인리스에 비해 중량이 1/3, 소재 단가가 1/4인 알루미늄 기판 위에 증착하여 박막 물성을 평가하였다. DC Power는 400 W, 기판과 타겟 사이의 거리는100 mm, 공정 압력은 0.5 Pa로 고정하였고, 3 inch의 지름과 순도 99.95%를 갖는 티타늄 타겟을 사용하였다. 공정 가스는 Ar을 주입하였으며, 질소와 탄소의 공급원으로는 질소($N_2$)와 메탄($CH_4$) 가스를 사용하여 챔버 내 주입혼합가스의 전체 유량을 50 sccm으로 고정시켰다. 증착된 박막의 전기적, 기계적 특성을 측정하였고, X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscope (SEM)을 이용하여 박막의 미세구조 및 표면 상태를 확인하였다. 또한, 내부식 특성을 평가하기 위해 potentiostatic, potentiodynamic 법을 이용하여 박막의 부식저항을 측정하였다. 증착된 TiN 박막의 경우 질소 함량의 증가에 따라 박막 증착속도는 감소하는 경향을 보였다. 이는 타겟 부근의 질소 라디칼 비율이 증가함에 따라 질화반응이 촉진된 것으로 생각된다. 또한, 증착된 TiN과 TiCN 박막은 반응성 질소 유량과 탄소 유량에 따라 각각 다른 미세구조를 가지는 것을 확인하였다. TiN과 TiCN은 NaCl형의 면심입방격자(FCC)로 같은 구조이며, 격자상수가 비슷하여 전율고용되어 TiCN을 형성하고, 탄소와 질소의 비에 따라 전기적 기계적 특성이 달라짐을 확인하였다.