• 제목/요약/키워드: 표면 자유 에너지

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PWR 정지시 일차계통 산성-환원 및 산화단계의 용존기체 제어조건

  • 성기웅;강덕원;성기방;정홍호
    • 한국원자력학회:학술대회논문집
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    • 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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    • pp.357-362
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    • 1998
  • PWR 정지시 일차계통 수화학 제어의 주요대상은 계통표면에 침적된 부식생성물의 주성분인 비화학양론적 니켈(코발트)페라이트로서, 산성-환원 단계에서 용존수소에 의해 Ni$^{\circ}$ (또는 Co$^{\circ}$)로 환원되고 산성-산화 단계에서 용존산소에 의해 Ni$^{2+}$ (또는 CO$^{2+}$)로 산화되어 이온교환기에 의해 제거된다 본 연구에서는, 니켈 및 코발트 산화물의 25~300 $^{\circ}C$ 환원 또는 산화반응 시 표준자유에너지의 변화 및 용존수소 또는 용존산소의 요구농도를 계산하여, 원자로 정지시 일차계통수 용존 기체의 제어조건을 고찰하였다. 산성-환원 단계의 냉각재 온도인 300~82$^{\circ}C$ 범위에서 용존수소가 충분할 경우 열역학적으로 $^{58}$ Co(또는 $^{60}$Co)Fe$_2$O$_4$$\longrightarrow$Co의 역반응이 억제되므로서 노심외 계통부위 침적이 감소될 수 있기 때문에, 용존수소를 온도에 따라 요구농도 곡선 위로 약간 높게 유지하는 것보다 25~50 cc/kg-$H_2O$로 유지하는 방식이 바람직한 반면, 용존산소를 제공하는 과산화수소 농도가) 2.7 ppm일 때 NiFe$_2$O$_4$$\longrightarrow$Ni$_2$O$_4$(+$\alpha$-Fe$_2$O$_3$) 반응이 일어날 수 있기 때문에, 산성-산화 단계에서는 과산화수소의 냉각재 농도를 이보다 낮게 유지하는 것이 바람직하다.

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사운드에너지 기반 화강편마암의 비파괴 압축강도 산정 (Assessment of Compressive Strength of Granitic Gneiss Using Nondestructive Testing based on Sound Energy)

  • 손무락;김무준
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제19권8호
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    • pp.5-10
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    • 2018
  • 본 연구는 암석표면 타격 시 발생하는 사운드압력에 대한 응답신호를 모두 측정하고 이를 누적한 전체 사운드 신호에너지를 이용하여 화강편마암의 압축강도를 비파괴적으로 산정하는 방법과 그 결과를 제시하는 것이다. 이를 위해서 다수의 화강편마암 암석시편을 준비하였고 각 시편에 대하여 고안된 타격장치(회전 자유낙하에 의한 초기타격 및 반발작용에 의한 연속적인 반복타격 가능 장치)를 이용하여 타격하고 타격 시 발생한 모든 사운드압력을 시간에 따른 신호로서 측정하였다. 암석시편별 측정된 사운드 신호를 모두 누적하고 그 값(전체 사운드 신호에너지라 명명함)을 암석시편별 직접 측정된 압축강도와 상호 비교하였다. 비교결과, 화강편마암의 각 시편에 대해서 타격을 통해 얻어진 전체 사운드 신호에너지는 해당 시편의 직접압축강도와 직접적인 비례관계가 있다는 것을 확인하였으며, 또한 전체 사운드 신호에너지를 이용한 강도예측식을 이용하여 화강편마암의 압축강도를 90% 이상 신뢰성 있게 예측할 수 있음을 파악하였다. 더 나아가 본 연구결과를 통해 향후 다양한 암석 및 콘크리트 등의 압축강도는 전체 사운드 신호에너지를 이용하여 비파괴적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

석탄계 활성탄에 의한 Carbol Fuchsin의 흡착 특성과 파라미터: 동력학 및 열역학 (Characteristics and Parameters for Adsorption of Carbol Fuchsin Dye by Coal-based Activated Carbon: Kinetic and Thermodynamic)

  • 이종집
    • 공업화학
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    • 제32권3호
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    • pp.283-289
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    • 2021
  • 석탄계 활성탄(CAC)에 의한 carbol fuchsin (CF) 염료의 흡착 특성을 pH, 초기농도, 온도 및 접촉시간을 흡착변수로 사용하여 조사하였다. CF는 수중에서 해리하여 양이온인 NH2+를 가지게 되는데, 염기성 영역에서 음전하를 가진 활성탄의 표면과 정전기적 인력으로 결합하였으며 최적조건인 pH 11에서 96.6%를 흡착하였다. 등온흡착은 Langmuir, Freundlich, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 모델을 사용하여 해석하였다. 실험결과는 Langmuir 식이 더 잘 맞았다. 따라서 흡착 메카니즘은 균일한 에너지 분포를 가진 활성탄 표면에서 단분자층으로 흡착된다고 예상되었다. 평가된 Langmuir의 무차원 분리계수 값들(RL = 0.503~0.672)로부터 활성탄에 의해 CF를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알았다. Temkin 식과 Dubinin-Radushkevich 식에 의해 구한 흡착에너지는 각각 BT = 4.397~6.281 kJ/mol과 E = 1.456~2.319 J/mol이었다. 따라서 흡착공정은 물리흡착(BT < 20 J/mol, E < 8 kJ/mol)으로 나타났다. 흡착속도실험결과는 유사 2차 속도식에 더 잘 맞았다. CAC에 대한 CF 염료의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자유에너지 변화의 음수값이 증가하였기 때문에 온도 증가와 함께 자발성도 높아지는 것으로 나타났다. 양수 값의 엔탈피 변화(12.747 kJ/mol)는 흡열반응임을 알려주었다.

활성탄에 의한 Crystal Violet 흡착에 있어서 흡착동력학, 열역학 인자 및 등량흡착열 (Adsorption Kinetic, Thermodynamic Parameter and Isosteric Heat for Adsorption of Crystal Violet by Activated Carbon)

  • 이종집
    • 공업화학
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    • 제28권2호
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    • pp.206-213
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    • 2017
  • 활성탄을 사용하여 수용액으로부터 crystal violet 염료의 흡착에 대해 조사하였으며, 흡착제의 양, 초기농도와 접촉시간 및 온도를 흡착변수로 사용하여 수행하였다. 흡착평형관계는 Langmuir 등온식에 잘 맞았다. 평가된 Langmuir 분리 계수($R_L=0.02{\sim}0.106$)를 바탕으로 이 흡착공정이 효과적인 처리(0 < $R_L$ < 1)가 가능하다는 것을 알았다. 흡착동력학 데이터는 유사 2차 반응속도식에 잘 맞는 것으로 나타났다. Gibbs 자유에너지(-1.61~-11.66 kJ/mol)와 엔탈피(147.209 kJ/mol)는 흡착공정이 자발적이고 흡열반응으로 진행된다는 것을 나타냈다. 등량흡착열은 표면덮임이 증가됨에 따라 흡착제-흡착질의 상호작용이 제한되어 표면부하량이 증가할수록 작아졌다.

스티렌과 불소함유 아크릴레이트의 공중합 및 공중합체의 특성 (Copolymerization and Characteristics of Styrene and Fluorine-Containing Acrylate)

  • 김상신;이상원;허정림;허완수
    • 폴리머
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    • 제26권1호
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    • pp.9-17
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    • 2002
  • 탄화수소의 수소 부분이 불소로 치환된 과불소알킬기(perfluoro group : $CF_3(CF_2)_nCH_2CH_2$-; n=5, 7, 9, 11)를 함유하고 있는 perfluoroalkylethyl acrylate(FA)와 styrene을 bulk 상태에서 $60^{\circ}C$를 유지하며 $\alpha$, $\alpha$'-azobisisobutyronitrile(AIBN)을 개시제로 하여 각각의 단량체의 반응 몰비를 변화시키며 전환율을 10% 이내로 제한하여 공중합체를 합성하였다. 또한 반응 몰비의 변화에 따른 중합된 공중합체내의 반복단위의 함량사이의 관계와 Helen-Tudos법을 이용하여 단량체 반응성비 $r_1$, $r_2$를 구하였다. FT-IR과 $^1H-NMR$을 통해 두 단량체의 공중합 여부와 구조를 정성적으로 확인하였고 공중합체의 조성은 $^1H-NMR$분석을 통해 구하였다. 단량체의 비율에 따른 열적 특성은 DSC와 TGA를 통하여 분석하였으며 공중합체와 소량의 공중합체가 첨가된 PMMA의 접촉각을 측정하여 공중합체의 표면특성을 나타내는 표면자유에너지를 계산하였다.

Micromechanical 시험법과 동적접촉각 측정을 이용한 플라즈마 처리된 생분해성 Poly(p-dioxanone) 섬유강화 Poly(L-lactide) 복합재료의 계면물성 평가 (Interfacial Evaluation of Plasma-Treated Biodegradable Poly(p-dioxanone) Fiber/Poly(L-lactide) Composites Using Micromechanical Technique and Dynamic Contact Angle Measurement)

  • 박종만;김대식;김성룡
    • 접착 및 계면
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    • 제4권1호
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    • pp.18-27
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    • 2003
  • Micromechanical 시험법과 표면 젖음성 측정을 이용하여 플라즈마 처리된 생분해성 poly(p-dioxanone) (PPDO) 섬유강화 poly(L-lactide) (PLLA) 복합재료의 계면물성과 미세파괴 분해메카니즘을 연구하였다. PPDO 섬유강화 PLLA 복합재료는 장기간의 사용기간 동안 우수한 기계적 물성을 제공할 수 있다. PPDO 섬유와 PLLA 기지재료의 분해정도는 열분석과 광학적인 관찰을 통해서 확인하였다. PPDO 섬유와 PLLA 기지재료 사이의 계면전단강도와 접착일은 플라즈마 처리 시간이 60초 일때 가장 컸으며, 접착일과 polar 표면자유에너지는 계면전단강도와 비례하였다. 초기상태의 PPDO 섬유는 연성파단 형상이 나타났으나, 분해시간이 진행됨에 따라 분자량 감소로 인해 점차적으로 취성 파단 형상으로 변하였다. 계면물성과 미세파괴 분해메카니즘은 분해가 진행됨에 따라 변하기 때문에 섬유강화 생분해성 복합재료의 성능을 조절하는데 중요한 요인들이다.

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금속 페라이트가 코팅된 제올라이트의 제조와 Cu(II)의 흡착 특성 (Preparation of Zeolite Coated with Metal-Ferrite and Adsorption Characteristics of Cu(II))

  • 백새얀;누엔반히엡;김영호
    • 공업화학
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    • 제30권1호
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    • pp.54-61
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    • 2019
  • 본 연구에서는 Cu(II)의 흡착처리 후, 용액 내 함유된 폐흡착제의 효율적인 분리를 위하여 제올라이트(zeolite 4A)의 표면에 금속(Me = Co, Mn, Ni)이 치환된 페라이트 나노 입자를 성장시킨 자성흡착제를 합성하였다. 제올라이트 표면의 금속 페라이트는 용매열 합성법으로 제조되었으며, 자성흡착제의 특성은 XRD (X-ray diffractometer), SEM (scanning electron microscopy) 및 PPMS (physical property measurement system)로 분석하였다. Co-ferrite가 코팅된 제올라이트 복합체(CFZC)의 포화자화율이 5 emu/g으로 가장 높았으며, Cu(II)의 흡착 성능도 우수하였다. CFZC에 의한 Cu(II)의 흡착결과 값들은 298 K에서 Langmuir식에 잘 적용되었다. 그리고 Cu(II)의 흡착공정은 유사 2차 속도식에 부합하였다. 자유에너지 변화값(${\Delta}G^0=-4.63{\sim}-5.21kJ/mol$)은 Cu(II)의 흡착이 298~313 K 범위에서 자발적임을 나타내었다.

GaN 완충층 두께가 GaN 에피층의 특성에 미치는 영향 (Effects of GaN Buffer Layer Thickness on Characteristics of GaN Epilayer)

  • 조용석;고의관;박용주;김은규;황성민;임시종;변동진
    • 한국재료학회지
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    • 제11권7호
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    • pp.575-579
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    • 2001
  • Metal organic chemical vapor deposition (MOCVB)법을 사용하여 sapphire (0001) 기판 위에 GaN 환충층을 성장하고, 그 위에 GaN 에피층을 성장하였다. GaN 완충층은 55$0^{\circ}C$에서 약 26 nm에서 130 nm까지 각각 다른 두께로 성장하였고, GaN 에피층은 110$0^{\circ}C$에서 약 4 $\mu\textrm{m}$의 두께로 성장하였다. GaN 완충층 성장 후 atomic force microscopy (AFM)으로 표면 형상을 측정하였다. GaN 완충층의 두께가 두꺼워질수록 GaN 에피층의 표면이 매끈해지는 것을 scanning electron microscopy (SEM)으로 관찰하였다. 이것으로 GaN 에피층의 표면은 완충층의 두께와 표면 거칠기와 관계가 있다는 것을 알 수 있었다. GaN 에피층의 결정학적 특성을 double crystal X-ray diffraction (DCXRD)와 Raman spectroscopy로 측정하였다. 성장된 GaN 에퍼층의 광학적 특성을 photoluminescence (PL)로 조사한 결과 두께가 두꺼운 완충층 위에 성장된 에퍼층의 결정성이 더 좋은 반면, 내부 잔류응력은 증가하는 결과를 보였다. 이러한 사실들로부터 완충층의 두께가 두꺼워짐에 따라 내부 자유에너지가 감소하여 에피층 성장시 측면성장을 도와 표면이 매끈해지고, 결정성이 좋아졌다.

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한자리 배위자와 에틸렌디아민의 코발트 (III) 착물에 대한 전극반응 속도론 (Electrode Kinetics for Mixed Ligand Complexes of Cobalt (III) with Bis (ethylenediamine) and Monodendate Ligands)

  • 황정의;정종재;이재덕
    • 대한화학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.225-231
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    • 1989
  • $trans-[Co(en)_2X_2](ClO_4)_n$가 Co(II) 상태의 착물로 (X : 시아나이드, 나이트라이트, 암모니아, 그리고 이소티오시아네이트)되는 전극 환원반응 속도상수를 탄소전극에서 순환전압전류법 및 회전원판전극을 이용하여 측정하고 수은전극에서 순환전압전류법 및 펄스폴라로그래피법으로 측정하여 착물의 분광학적 흡수파수와 관계를 조사하였다. 탄소전극에서는 흡수파수가 증가할 때 전극반응의 활성화자유에너지가 증가하며 좋은 직선성을 보이지만 $NO_2^-$가 배위된 착물의 경우에는 수은전극에서 흡수파수와 활성화에너지의 관계가 비선형적이었으며 활성화엔트로피 역시 크게 나타났고 전극반응 전이계수도 크게 얻어졌다. 수은전극에서는$NO_2^-$가 배위된 착물은 다른 착물과 다르게 innersphere 메카니즘으로 환원되며 $NO_2^-$가 수은전극 표면으로 배향되어 전자전이가 일어나는 것으로 제안하였다.

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과소팽창된 충돌제트에 의한 단열벽면 온도 측정 (Measurement of Adiabatic Wall Temperature on an Impinging Surface by Under-expanded Jet)

  • 유만선;이장우;김병기;조형희;황기영;배주찬
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.79-84
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    • 2005
  • 평판 표면에 충돌하는 축대칭, 과소팽창 제트에 대한 실험적 연구가 수행되어졌으며, 벽압력 및 단열 벽온도 분포가 자세히 측정되어졌다. 벽온도 분포 결과에 대한 설명을 위하여 자유제트 내에서의 전온도 값을 전온도 탐침을 사용하여 측정하였다. 본 연구에서 실험 변수로는 과소팽창비와 노즐-평판간 거리가 고려되었다. 노즐-평판 간 거리에 따라 제트 경계 및 충돌면에서의 에너지 박리에 의해 서로 다른 형태의 단열 벽온도 분포가 나타났으며, 과소팽창비가 큰 경우, 중심영역에서의 저온 유체 입자의 고립효과로 정체점의 회복계수가 크게 낮아지는 현상 또한 관찰되었다.