• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제48권5호
• /
• pp.598-602
• /
• 2010

본 논문에서는 다량의 수소를 포함한 다성분계 원료가스로부터 수소를 분리해 내는 분리막 시스템에 대하여 CFD 모델링과 모사를 수행하였다. 분리막 시스템은 환형 실린더 타입으로 원료가스의 유입을 위한 외부 lumen side와 sweeping gas가 유입되는 내부 permeation side로 구성된다. Lumen side의 운전온도와 압력은 $374^{\circ}C$, 7 기압 permeation side의 sweeping gas의 도입 온도와 압력은 $374^{\circ}C$, 3기압이며, 이러한 조건에서 운전이 가능한 Pd 분리막을 사용하였다. Sweeping gas의 흐름 방향에 따른 향류 및 병류 흐름에 대하여 각각 CFD 모사를 수행하였으며 수소 몰분율, 수소분압, 수소 플럭스 등에 대하여 결과를 비교하였다. 또한 lumen side의 원료가스 도입유속을 변화시켜 모사를 수행하고, 이에 따른 막분리 시스템의 효율을 비교하고 이에 대하여 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권5호
• /
• pp.26-35
• /
• 2016

수소는 공해가 없는 청정에너지 자원으로, 이를 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 점차 생산 및 소비량이 늘어날 것으로 전망된다. 그러나 수소의 열화학적 특성 상 매우 높은 가연성을 가지며, 특히 밀폐공간에서 수소 가스가 누출되는 경우에 위험성이 높다. 본 연구에서는 전산유체역학 해석기법을 적용하여 밀폐된 공간 내부의 수소가스 누출 현상에 대한 수치해석 연구를 수행하였고, 실험결과와 비교하였다. 또한, 검증된 해석기법을 적용하여 누출공의 크기에 따른 가스 확산 거동에 대하여 해석하고 다양한 기법을 통해 분석하였다. 누출 시간 경과에 따른 공간 내의 가연영역을 누출공 크기 별로 확인하고, 가연영역의 체적분율을 통하여 누출공의 크기가 증가할수록 공간 내부의 가연영역은 급속히 성장함을 확인하였다. 또한 수소 가스의 누출량과 가연영역이 천장까지 성장하는 최소 소요시간 사이의 관계를 도출하였다. 특정 모니터링 지점에서 가스 몰분율 분석을 통해 가스는 형상 규모의 영향을 받지 않고 등방적 특성으로 퍼져나감을 확인하였으며, 특정 지점에서의 가스 농도는 누출구로부터 발생하는 주 유동의 효과와 밀폐공간에서의 가스 누적 효과를 모두 고려해야 함을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제29권4호
• /
• pp.356-362
• /
• 2023

기후 변화에 따른 위험성은 전 세계적으로 오랜 기간 강조되고 있으며, 이를 극복하기 위한 노력은 해운분야에서도 국제해사 기구를 중심으로 이어지고 있다. 연소과정에서 발생한 매연을 제어하기 위하여 매연 생성 특성에 관한 연구는 필수적이다. 본 연구에서는 에틸렌 가스를 기반으로 한 대향류 확산화염에서 불활성 기체인 질소를 혼합하여 화염온도, 화염형태, 매연 생성 관련된 화학종의 상태변화를 확인하기 위해 광소멸법과 화학반응 수치해석을 수행하였다. 연구 결과. 질소의 혼합비율이 증가함에 따라 화염온도 감소와 매연체적분율 감소로 이루어졌다. 매연 입자가 분포하는 구간도 감소하였으며, 30% 이상 혼합비율이 높아지면 체적분율 감소율이 감소하였다. 매연 성장에 관여하는 화학종들의 몰분율도 감소하였다. HACA 반응 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율에 따라 영향을 받으나, 홀수탄소 경로 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율뿐만 아니라 화염온도 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 멤브레인
• /
• 제16권2호
• /
• pp.159-166
• /
• 2006

휘발성 유기화합물로서 3가 염소탄화수소인 트리클로로메탄, 트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌을 MFI 구조인 소수성 제올라이트 ZSM-5 분리막으로 투과증발을 이용하여 물과의 이성분계 혼합물로부터 선택적으로 분리하고자 하였다. 직경 9.5 mm 다공성 스테인리스 스틸 튜브의 내부 표면에 수열합성법으로 ZSM-5 제올라이트 결정을 성장시켜 박막을 만들어 분리막으로 이용하였으며, 합성된 ZSM-5 제올라이트 분리막으로 공급되는 3가 염소화합물의 농도 및 실험 온도에 따른 분리 특성을 고찰하였다. 3가 염소화합물의 수용액상 농도를 0.0001 몰분율부터 0.001 몰분율로 변화하면서, 또한 실험 온도를 25에서 $45^{\circ}C$로 바꾸면서 투과증발 실험을 수행한 결과 트리클로로메탄/물 이성분계에 대하여 약 $16{\sim}66$의 선택도를 얻었으며, 트리클로로에탄/물 이성분계에 대하여 $3.3{\sim}4.6$의 선택도와 트리클로로에틸렌/물 이성분계에 대하여 $1.4{\sim}8$의 선택도를 관찰할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권1호
• /
• pp.75-81
• /
• 2012

고온의 동축류 공기와 수소가 함유된 메탄 연료제트에서 자발화된 층류 부상화염의 특성을 실험적으로 조사하였다. 그 결과로 순수 메탄 제트에서 자발화되는 경계 온도인 920 K 를 초과하는 초기 온도에서 메탄/수소 혼합기의 자발화된 부상화염은 연료 몰분율에 따라 삼지화염 또는 마일드 연소를 보였고, 제트속도에 따라 부상화염의 높이가 증가하는 전형적인 특성을 보였다. 소량의 수소가 첨가된 부상화염의 높이는 메탄의 경우와 유사하게 단열적 점화지연시간의 2 승에 대한 의존성이 유지되었다. 반면에, 초기 온도가 920 K 미만인 경우에서 화염은 수소의 점화 촉진에 의해서 자발화 되었다. 그리고 제트속도가 증가함에 따라 자발화된 부상화염의 높이는 비선형적으로 감소하는 독특한 특성을 보였으며, 수소의 선호확산이 그 현상에 대해서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.

• 공업화학
• /
• 제10권5호
• /
• pp.743-747
• /
• 1999

비상용성인 polystyrene(PS)와 polymethacrylate(PMA)의 블렌드에서 분자간 수소결합이 가능하도록 구성고분자를 변성하였다. 공중합을 통해 hydroxystyrene 함량이 몰분율로 각각 7%, 10%, 18% 도입된 poly(styrene-co-4-hydroxystyrene) (modified polystyrene, MPS)을 합성하여 블렌드의 상용성 변화를 살펴보았다. 또한 PMA의 측쇄의 크기가 분자간 수소결합 형성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 각각 methyl기, butyl기, hexyl기, ethylhexyl기의 측쇄를 갖는 PMA를 선정하였다. 그 결과 수산기의 함량이 증가함에 따라 분자간 수소결합 형성이 증가하였다. PMA의 측쇄의 크기에 따라 수소결합 형성 정도가 영향을 받아 상용성에 큰 차이가 나타남을 온도변화에 따른 상변화 거동을 통하여 확인하였다. 측쇄의 크기가 증가됨에 따라 입체장애 효과와 증가된 사슬의 운동성 때문에 분자간 수소결합의 형성 및 수소 결합력은 크게 감소하였다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제8권2호
• /
• pp.227-232
• /
• 1998

Si, Mo 등을 substrate로 하고 Hot-Filament C.V.D법으로 저압으로 다이아몬드 박막을 생성시킬 때 탄화수소의 부착과정, 핵생성 및 성장을 조사하였다. 특성은 substrate의 종류, 온도, 압력, 유속 및 $CH_4-H_2$가스의 몰분율과 같은 process 변수로 조사하였으며 다이아몬드는 Ra-man spectroscopy로 측정하였다. 특히 다이아몬드 핵생성과 성장은 scratch와 같은 결함이 있는 곳에 발생하였고 표면확산 등이 핵생성 초기단계에서 중요한 역할을 하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제5권1호
• /
• pp.15-20
• /
• 2001

저온 마이크로웨이브 플라즈마와 촉매반응에 의한 메탄올 활성화하여 C2+ 화합물과 수소로 전환하는 반응을 고찰하였다. 금속 촉매인 Fe, Ni과 귀금속 촉매인 Pt, Pd 계열의 촉매로 본 실험을 수행하였다 메탄의 유속이 $20ml\;min^{-1}$일때 플라즈마의 출력이 증가할수록 C2+ 생성물은 29에서 $42\%$로 증가하였으며 동시에 메탄의 커플링 반응에서 발생하는 수소는 0.6에서 0.65 몰분율을 나타내었다. 촉매는 플라즈마 영역 후단에 위치하였을 때, C2+ 생성물이 일정한 수율을 나타내는 반면 에틸렌과 아세틸렌의 선택도는 향상되었다. 플라즈마 반응후 ECR 전기장과 Pd-Ni 이원촉매를 위치했을 때 최고의 C2+ 수율은 $64\%$로 관찰되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
• /
• pp.150-153
• /
• 2006

액체 로켓 엔진의 가스발생기는 터빈 블레이드의 열적 손상을 막기 위해 온도의 제한이 있으며 이를 위해 농후 또는 희박 연소를 하게 된다. 따라서 비평형 화학 반응이 주로 발생하며 이를 해석하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 케로신과 액체산소를 추진제로 하는 가스발생기에 대하여 Dagaut이 제안한 상세 화학 반응 단계를 사용하여 완전 혼합 반응기 연소 모델의 수정을 통해 계산하였으며, Frenklach의 soot 모델을 적용하여 예측 결과의 몰 분율, 가스 물성치 등의 결과에 대한 개선 방향을 제시하였다.

• 대한화학회지
• /
• 제23권6호
• /
• pp.339-348
• /
• 1979

물-메탄올, 물-에탄올, 물-아세트니틜, 물-아세톤 및 아세트니트릴-메탄올의 2성분 혼합용매에서 2-염화테노일 및 2-염화퓨로일의 가용매분해 반응을 속도론적으로 연구하였다. 반응 속도는 반양성자성 용매에서 보다 양성자성 용매에서 더 빨랐으며 이것은 양성자성용매의 수소결합능력이 이탈기의 결합의 파괴를 돕기 때문이다. 그러나 아세트니트릴-메탄올 혼합용매에서는 특수용매화가 일어나며, 메탄올 몰분율 0.8부근에서 최대속도를 나타낸다. 또한 이 반응은 염화벤조일보다 느리며 그 속도 순서는 염화벤조일 > 2-염화테노일 > 2-염화퓨로일이며 이 중에서 퓨란고리의 전자흡인성이 제일 강함으로 전이상태에서 결합의 파괴가 어려워져서 반응속도가 늦어지는 것이다. 반응메카니즘은 전이상태에서 결합의 파괴가 결합의 형성보다 많이 진행된 dissociative $S_N2$ 반응이기는 하나 2-염화테노일은 물 함량이 많은 부분에서는 $S_N1$ 성겨기 꽤 크고 $S_N2$ 성격이 약화된다.