• 석유와에너지
• /
• 3호통권49호
• /
• pp.82-85
• /
• 1985

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.143-150
• /
• 2009

선박의 주기관이나 발전기관 등 디젤기관에서 사용하는 연료유는 원유를 정제해서 사용하고 있다. 석유화학공업에서 원유로부터 양질의 고급 휘발유를 많이 생산하기 위하여 촉매를 사용하는 유동접촉분해(FCC) 방법을 채택하여 원유를 분리하고 있다. 유동접촉분해 시 촉매의 주성분은 Si와 Al이며, 그 외에 Fe, Zn, Ti 등의 기본금속과 알칼리 금속 및 Ce, Nd, Ni, V 등의 희유금속이 함유되어 있다. 만일 선박에 사용되는 연료유에 이러한 성분의 촉매가 많이 혼입되어 Al, Si, Ni, V이나 Fe 등의 성분이 과다하게 되면 기관 부속품 마모가 아주 심하게 되고, 기관전체를 사용하지 못하게 되어 대형 해양 선박사고가 발생 할 수 있다. 다시 말해, 이런 성분이 많이 함유된 연료유를 기관에 사용하는 경우 연료펌프, 연료분사밸브, 실린더라이너, 피스톤링의 마모가 심하게 발생하게 된다. 따라서 이러한 사고를 예방하기 위하여 사고 발생현황에 대한 정확한 원인을 규명하고 밝히는 것이 중요하다. 아울러 그 사고의 원인이 자연적인 마모, 경년변화인가 또는 외적인 요인에 의한 사고인가에 따라 보험 보상 대상여부가 판명될 수 있어, 연료유로 인한 사고 원인규명은 아주 중요한 업무이다. 본 논문에서는 연료유 관련 사고가 발생한 선박을 대상으로 사고유형, 사고원인 및 예방법에 대한 검토를 하고 향후 선박의 디젤엔진에서 저질연료유 사용에 따른 문제점을 개선하도록 제시하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제61권2호
• /
• pp.175-188
• /
• 2023

화석연료를 대체할 수 있는 친환경 미래 에너지로 수소에너지에 대한 전세계적 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 미생물, 원자력 등을 이용한 차세대 수소 생산 기술이 개발되고 있으나, 화석연료 기반의 수소 생산 비용을 뛰어 넘기에는 아직 많은 시간과 노력이 필요한 상황이다. 화석연료 기반의 수소 생산 과정에서 온실가스의 배출량을 최소화 할 수 있는 방안으로 메탄 직접분해 반응 기술이 최근 관심을 모으고 있다. 공정의 경제성 향상을 위해서 수소 생산과 동시에 생산된 탄소물질의 고부가화 대한 연구가 필수적이며, 고부가 탄소 물질 중 하나인 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)의 품질 및 수율 등과 관련한 촉매반응 연구가 지속되어 왔다. 또한 공정기술 측면에서, 연속적인 생산이 가능하며 기체-고체 접촉 효율이 좋은 유동층 공정을 적용시켜 생산성과 경제성을 확보하고자 하는 연구가 시도되었다. 최근 유동층을 이용한 메탄 직접분해 반응기술은 수소 270 kg/day, 탄소 1000 kg/day의 생산이 가능한 정도의 기술 개발이 진행되었으며, 향후 촉매 재활성화, 분리 및 재순환 기술 등이 개발되면 공정의 효율이 크게 제고될 것이다. 이에 본 총설에서는 메탄 직접 분해에 활용되는 촉매 및 유동층 메탄 열분해 기술의 최근 연구들을 고찰하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제60권1호
• /
• pp.145-150
• /
• 2022

움직이는 접촉선에서의 계면 거동을 이해하기 위해 많은 연구자들은 동적접촉각에 대한 연구를 지속적으로 연구해 왔다. 하지만 가시화 기술의 한계로 선행연구에서의 동적접촉각에 대한 실험은 일반적으로 친수성 미세관에서 가시광선 기반으로 실험이 수행되었다. 하지만, 최근 다양한 연구 및 산업 분야에서 소수성 미세관에서의 동적접촉각에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 높은 공간 및 시간 분해능을 갖는 방사광 X-선 영상법을 이용하여 소수성 마이크로 튜브 내 물-글리세롤 혼합물 슬러그의 동적접촉각을 측정하였으며, 이를 바탕으로 기존의 동적 접촉각 실험 상관식을 검증하였다.

• 공업화학
• /
• 제8권4호
• /
• pp.679-684
• /
• 1997

석유화학공업에서 사용된 유동접촉분해(FCC) 폐촉매의 주성분은 Si와 Al이며, 그외에 Fe, Zn, Ti 등의 기본금속과 알칼리금속 및 Ce, Nd, Ni, V 등의 희유금속이 함유되어 있다. $0.25mo1/dm^3-H_2SO_4$를 침출제로 폐촉매를 침출하였을 때 Ce가 640, Nd가 310, 그리고 V가 $450mg/dm^3$ 함유된 pH 1.0의 침출액을 얻었고, 아미노인산형 킬레이트수지에 의하여 Ce와 Nd를 선택흡착시킨 후, $4.0mol/dm^3-HCl$로 용리시켜 $1.2g/dm^3$의 Ce와 $0.75 g/dm^3$의 Nd 농축액을 얻었다. 농축액을 다시 옥살산 침전 및 공기산화법으로 처리하여 Ce와 Nd의 분리가 가능하였으며, 염소이온 공존하에 추출제 TOPO를 이용한 용매추출법으로 V와 Al을 각각 분리시켜, FCC 폐촉매로부터 순도가 99%인 Ce, Nd 및 V의 분리정제가 가능하였다.

• 청정기술
• /
• 제20권4호
• /
• pp.359-366
• /
• 2014

연소전 $CO_2$ 흡수제인 PKM1-SU와 원유의 접촉분해 촉매인 FCC (fluid catalytic cracking)입자의 고온, 고압 조건 마모 실험을 수행하였다. 지름 15.1 cm, 높이 120 cm에 스파저 튜브(sparger tube, 1 mm 오리피스)를 장착한 원통형 기포유동층반응기를 이용하여, 다양한 온도조건($0{\sim}400^{\circ}C$), 압력조건(0~20 bar)에서 입자마모 실험을 수행하였다. BET, 광학현미경, 입도분석기 등을 이용하여 실험 전, 후 입자를 분석 하였다. 또한 기존의 마모도 측정 방법인 ASTM D5757-95방법을 이용하여 층물질의 높이(4.4~10.2 cm) 및 수분 주입이 입자 마모에 미치는 영향에 대하여 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권3호
• /
• pp.511-515
• /
• 2012

본 연구에서는 상용모사기를 이용하여 분할유동층 가스화기에서 로토석탄의 가스화 특성 모사를 수행하였다. 분할 유동층 가스화기는 가스화영역에서 일어나는 연소반응과 가스화반응(발열반응과 흡열반응)을 각각 다른 영역에서 일어날 수 있도록 반응기 내부를 분할한 가스화기이다. 분할유동층 가스화기의 주요 개념은 가스화에 요구되는 열을 연소영역에서 생성된 열을 이용하여 공급하는 것으로 가스화기 내부에서의 부분 연소를 억제하고, 격벽을 통한 열전달과 열매체의 이동을 통해 공급하는 것이다. 분할유동층 가스화기 모델은 열분해, 촤 가스화, 타르/오일 가스화, 촤 연소반응으로 4개의 영역을 가지도록 구현하였다. 열분해의 경우, 대상 석탄을 반응온도, 반응가스, 석탄주입량을 변화시켜 실험을 수행하여 실험데이터로부터 correlation 모델을 작성하였다. 가스화는 Gibbs free energy를 최소화하는 모델을 이용하고 촤 연소영역은 combustion 모델을 이용하였다. 분할유동층 가스화기 모사결과를 비교하기 위해 우선 단일영역 가스화기 모사를 수행하였다. 단일영역 가스화기의 경우 석탄열분해 반응기와 석탄가스화 반응기 두 개로 구성되며 반응모델은 분할유동층 가스화기와 일치한다. 분할유동층 가스화기 모사 결과, 냉가스효율은 84.4%로 단일영역 가스화기와 유사한 결과를 얻었으며 합성가스의 조성은 $H_2$와 $CH_4$이 다소 증가하고 CO와 $CO_2$가 다소 감소한 것을 확인하였다. 모델 검증을 위해 10건의 단일영역 가스화 실험에 대하여 모사를 수행하였다. 모사를 통해 얻어진 합성가스의 조성은 CO, $CO_2$, $CH_4$의 경우 실험결과와 모사결과가 거의 일치하는 반면 $H_2$의 경우 모사결과가 실험값과 비교하여 다소 높은 값을 갖는 것을 확인하였으나 경향은 실험값과 유사함을 확인하였다. 탄소전환율의 경우, 모델결과가 실험값과 비교하여 높은 전환율을 보이는 것을 알 수 있으며 이는 모사에 사용된 가스화 모델이 평형반응기로 반응기에서의 체류시간과 접촉시간이 실제 실험과 차이가 있기 때문으로 파악된다.

• 공업화학
• /
• 제33권5호
• /
• pp.496-501
• /
• 2022

본 연구에서는 석유 정제 부산물인 석유계 잔사유를 이용하여 리튬이차전지용 음극재를 제조하였다. 석유계 잔사유 중 열분해 연료유(pyrolysis fuel oil, PFO), 유동접촉분해 데칸트 오일(fluidized catalyst cracking-decant oil, FCC-DO), 감압잔사유(vacuum residue, VR)를 탄소 전구체로 사용하였다. MALDI-TOF, 원소분석(EA)을 통하여 석유계 잔사유의 물리화학적 특징을 확인하였고, 잔사유로부터 제조된 음극재는 XRD, Raman 등의 분석을 통해 그 구조적 특징을 평가하였다. VR은 PFO 및 FCC-DO에 비하여 광범위한 분자량 분포와 많은 양의 불순물을 함유하는 것을 확인할 수 있었고, PFO와 FCC-DO는 거의 유사한 물리화학적 특징을 나타내었다. XRD 분석결과로부터 탄화된 PFO와 FCC-DO는 유사한 d₀₀₂값을 나타내었다. 그러나 Lc 및 La값에서는 FCC-DO가 PFO보다 더 발달된 층상구조를 갖는 것으로 확인되었다. 또한, 전기화학적 특성 평가에서는 FCC-DO가 가장 우수한 사이클 특성을 나타내었다. 이러한 석유계 잔사유의 물리화학적, 전기화학적 결과로 미루어 보아 FCC-DO가 PFO와 VR보다 더 우수한 리튬이차전지용 탄소 전구체인 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
• /
• 제41권6호
• /
• pp.685-693
• /
• 2008

지하수가 유동하는 조건에서, $KMnO_4$의 도입에 따른 perchloroethene (PCE), trichloroethene (TCE)의 산화분해 속도를 토양컬럼을 이용한 실험실 규모의 실험을 통하여 측정하였다. 토양 컬럼을 통과하며 발생하는 PCE, TCE의 농도 감소속도에 영향을 미치는 요인으로서 산화제와 반응물의 반응접촉시간과 산화제의 농도 변화에 대한 효과를 관측하였다. 실험은 모래로 충진된 유리컬럼을 사용하였으며 반응물의 컬림도입농도는 PCE에 대하여 $0.1{\sim}0.21\;mM$, TCE에 대하여 약 $1.3{\sim}1.5\;mM$의 범위에서 일정하게 유지되었고, PCE 용액의 컬럼 내 체류시간은 $14{\sim}125$분, TCE 용액은 $15{\sim}36$분이었다. 또한 $KMnO_4$의 도입농도는 $0.6{\sim}2.5\;mM$범위에서 일정하게 유지되었다. 실험결과, PCE와 TC종의 컬럼통과시간과 컬럼유출액의 오염물질농도는 대체로 반비례 하는 것으로 나타났으나, 본 연구에서 정한 실험 조건에서는 PCE 및 TCE에 대한 반응차수를 정확히 결정할 수 없었다. 그러나 의사 1차반응으로 가정하고 계산한 반응속도 상수는 기존의 회분식 결과와 비교적 근접한 것으로 나타났다. TCE의 분해속도는 $KMnO_4$의 농도에 비례하여 증가하였으며, 이는 토양 컬럼에 PCE와 TCE가 기존의 실험과 달리 비교적 높은 농도로 도입되었기 때문으로 판단된다. 본 연구는 회분식 실험조건과 달리 유동조건에서 PCE와 TCE의 $KMnO_4$에 의한 산화분해속도를 측정함으로써 이들 오염물질로 오염된 대수층의 오염원 근처의 현장에 직접 $KMnO_4$를 적용하여 복원하는 기법을 설계하고 실행하는데 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국주조공학회지
• /
• 제43권4호
• /
• pp.187-193
• /
• 2023

쉘 중자 공법은 성형성, 탈사성에 있어서는 뛰어난 프로세스이나, 고온의 알루미늄 용탕이 중자와 접촉할 때 수지의 열분해에 의한 가스발생이 필연적이며, 이의 배출이 원활하지 못할 때에는 주물내부에 기공 등으로 남게 되어 주조품의 내기밀성에 직접 영 향을 미친다. 쉘 중자 이용 시 가스발생거동에 대해서는 일본에서 약간의 연구가 있었으나, 직접적인 예측 결과는 발표되지 않았고, 특 히 가스발생에 대한 모델링이 성립되어 있지 않아 이의 연구는 아주 미미한 상태이다. 개발되는 코어에 대한 온도-가스량과의 관 계를 고려한 발생 가스량 시뮬레이션 프로그램을 개발하고, 이를 이용하여 실린더 헤드 제품의 코어 금형 설계 및 저압주조 시 금속 용탕의 유동 및 응고 거동을 해석하고 주조결함 발생을 예측하여 결함발생을 최소화 하는 주조방안 도출하고자 한다.