• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.32-38
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• 2020

화학반응기에 발생한 화재·폭발 사고사례를 기반으로 화학반응기에 설치되어 있는 예방조치의 문제점을 분석하였다. 화학반응기는 다품종의 화학제품을 생산하며, 반응폭주시 급격히 상승하는 압력을 해소하기 위해 파열판을 설치하고 파열판의 기능을 유지하기 위해 배출물질을 대기로 배출하도록 허용하고 있어 화재·폭발사고가 발생하였다. 이를 개선하기 위한 방안으로 안전건전성수준(SIL3)을 기반으로 한 안전계장시스템(SIS)을 화학반응기의 예방조치로 적용하였다. 화학반응기의 원재료를 적하하는 배관에 긴급차단밸브를 직렬로 2개 설치하여 반응폭주시 긴급차단밸브 2개 중 1개만 작동하여도 원재료 공급을 차단할 수 있도록 하고, 반응응제제 공급배관에는 자동 ON/OFF 밸브를 병렬로 설치하여 반응폭주시 1개의 밸브만 열려도 반응억제제가 투입될 수 있게 하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권6호
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• pp.381-387
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• 2017

수소화붕소나트륨은 안정적으로 수소가 저장된 물질이며, 촉매반응으로 수소를 용이하게 분리할 수 있다. 본 연구에서는 탈수소 반응률을 높이기 위해 비표면적이 큰 마이크로 pin fin 화학반응기를 제작하여 수소화붕소나트륨 수용액의 압력강하 및 탈수소 화학반응 실험을 수행하였다. 나노공정을 이용하여 실리콘웨이퍼에 높이 $300{\mu}m$, 직경 $50{\mu}m$의 pin fin을 축간격 1.3, 횡간격 1.5으로 엇갈림 배열하였다. 수소화붕소나트륨 수용액은 5~20 wt.% 농도로 Re수 1~60으로 공급되었으며, 초고속카메라를 이용하여 탈수소반응 유동양상을 관찰하였다. 실험 결과 마이크로 pin fin 화학반응기는 동일 수력학적직경을 가지는 직관 마이크로채널 화학반응기보다 화학반응 성능이 2.45배 우수한 반면, 압력강하는 1.5배 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권2호
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• pp.139-146
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• 2014

수소화붕소나트륨은 수소 에너지를 저장 및 공급할 수 있는 안정된 금속 물질이다. 본 논문에서는 탈수소 화학반응기 유로 설계를 위해 수력학적 직경 $461{\mu}m$를 가지는 마이크로채널에서 수소화붕소나트륨 수용액의 탈수소 화학반응이 일어날 때 수용액과 수소 기체 간의 이상유동 계면마찰에 대하여 실험연구를 수행하였다. 화학반응기 마이크로채널은 직사각 단면으로 높이 $300{\mu}m$, 너비 1 mm, 길이 50 mm 로 실리콘 웨이퍼에 공정되었으며, 가수분해 촉진을 위해 루테늄을 촉매로서 100 nm 두께로 채널 표면에 증착하였다. 가시화 결과 Re 수 30 이하에서 기포유동 양상이 관측되었다. 이상마찰승수는 기포율에 선형적으로 비례하며, 탈수소 화학반응기를 설계할 때 계면마찰에 영향을 미치는 수용액의 초기농도, 촉매 화학반응률, 체류시간을 고려해야 된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권7호
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• pp.89-96
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• 2006

액체 로켓의 가스발생기의 연소 온도는 터빈 깃의 열 손상을 방지하기 위하여 1,000K 이하로 유지되며 이를 위하여 농후 연소 또는 산화제 과다 연소를 유지한다. 이러한 이유로 연소는 비평형 화학반응이 주로 발생하며 연소반응을 예측하기가 매우 어렵다. 한편 케로신은 여러 가지 탄화수소 연료로 이루어진 혼합연료로 화학반응 메커니즘에 대한 모델이 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 Dagaut가 개발한 207 화학종, 1592 화학반응 단계를 이용하였으며 완전혼합반응기 연소모델을 적용하여 계산하였다. 계산결과와 실험결과를 비교하여 보면 사용된 화학반응 기구가 검댕 예측을 하지 않고 있음에도 불구하고 계산 결과는 연소가스 온도 뿐 아니라 가스 물성치 등을 매우 잘 예측하고 있음을 확인하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1994년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.43-47
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• 1994

화학 열펌프 시스템의 반응기 설계를 위하여 정적 설계의 결과를 이용하여 시간에 따른 전화율, 온도, 압력, 출력 등의 변화에 대한 모사를 시도하였다. 정적 모사를 통한 설계결과는 동적 거동 모사의 결과와 유사하였으며, 이로부터 정적모사가 동적모사를 위한 적절한 초기치와 기초 설계 정보를 제공함을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 확립된 설계절차와 해석방법에 따른 사례연구를 통하여 향후 실용화될 화학 열펌프 시스템의 개략적인 사양과 바람직한 설계방향을 제시 할 수 있었으며, 반응기의 조작에 따른 제어변수의 영향을 평가하는 기준을 마련할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제24권4호
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• pp.337-343
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• 2013

멤브레인 반응기는 멤브레인과 반응기를 결합하여 반응과 분리의 단위공정을 하나로 결합함으로써 전체공정을 단순화하고 반응효율을 높이고자 하는 혁신 기술로써, 멤브레인을 이용한 생성물의 선택적 제거를 통해 열역학적 평형을 뛰어넘는 전환율, 부반응물 생성 억제에 의한 반응 효율 및 선택성을 향상시킬 수 있다. 특히 이온전도성 세라믹을 이용한 멤브레인 반응기는 연료전지의 개발, 고순도 산소/수소의 분리/정제, 이산화탄소의 전환 및 다양한 화학제품제조에 까지 응용될 수 있기 때문에 시장의 확대와 더불어 크게 발전할 수 있을 것으로 기대된다. 본 총설에서는 수소이온 전도성 세라믹 멤브레인 반응기에 대한 연구동향과 다양한 응용분야 및 향후 전망 등에 고찰해 보고자 한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2005년도 춘계학술발표논문집
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• pp.274-276
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• 2005

본 논문에서는 유동층 화학기상증착법(FB CVB; Fluidized Bed Chemical Vapor Deposition)으로 광촉매가 박막증착된 비드를 제조하였고 제조된 광촉매코팅비드의 광반응성을 연속식 반응기에서 아세트알데히드의 분해능력을 측정하여 분석하였다. 광촉매가 박막증착된 비드의 FE-SEM 분석 결과 글라스 비드 위의 티타니아는 비교적 매끄럽게 증착되었고, 실리카 위의 티타니아는 입자의 형태로 증착되었으며 알루미나 위의 티타니아는 결정상을 이루며 증착됨을 확인 할 수 있었다. Acetaldehyde 기체의 광촉매에 의한 분해 실험을 진행하기 위해 연속식 반응기를 설계 제작하였고, 이 반응기를 사용하여 제조된 광촉매 코팅입자의 광반응성을 살펴보았다. 반응기는 가스 주입구와 출구를 갖고 있으며, 중심부에 UV 램프가 설치되었다. 반응기는 내열유리(pyrex)로 제작하였으며, 체적은 100 ml이다. 반응기 내부의 중심부에 UV 램프가 설치되고 UV 램프와 반응기 외부사이에 유동층 화학기상증착법에 의해 티타니아가 박막증착된 광촉매입자가 위치하여 광반응성을 평가하였다. 유량변화에 따른 광반응성을 측정하였으며, 알루미나에 광촉매를 증착시킨 제품의 경우 가스유량 100cc/min에서는 acetaldehyde가 $100\%$ 분해되고, 가스유량 500cc/min에서는 $50\%$정도 분해되는 것을 알 수 있었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1998년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.253-258
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• 1998

연료 전지 시스템에서의 스택은 화학 공장의 반응기에 해당한다. 화학 공장에서 반응 생성물의 생산성을 최적화하기 위해 반응기 해석이 매우 중요한 것과 마찬가지로, 연료 전지 스택의 특성을 해석하고 최적 조건으로 설계 및 운전하는 것은 필수적이다. 스택에서 전기를 생산하는 과정에서 중요한 두 가지 운전 변수는 기체의 조성과 온도이며, 이론적인 해석을 위해서는 유체의 이동시에 열전달 및 각 성분별 물질 수지식과 전기 화학 반응식이 사용될 수 있다.(중략)

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.225-232
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• 2012

희박 예혼합 가스터빈 연소기에서 배출되는 NOx, CO 와 같은 오염물질을 예측하기 위해서 화학반응기 네트워크 모델을 개발했다. 본 연구에서는 CHEMKIN 코드와 4 가지 NO 생성 메커니즘을 포함한 GRI 3.0 메탄-공기 연소 메커니즘을 이용해서 가스터빈의 부하조건을 변화시키며 NOx 및 CO 배출의 예측을 수행하였다. 모델의 검증을 위해서 계산된 결과를 모사연소기의 실험 데이터와 비교하였다. 여러부하조건에 따른 4 가지 NO 경로의 기여도를 조사하였다. 또한 인젝터의 질량유동 및 당량비의 불균일성이 NOx 배출이 끼치는 영향을 고찰하고 10ppm 이하의 저 NOx 연소기 개발을 위한 저감 방법을 제안했다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.365-373
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• 2010

제트 혼합 반응기(JSR) 내의 NOx와 같은 배출물질을 예측하기 위해서 화학반응기 모델을 개발했다. 본 연구에서는 JSR에 대한 화학반응기 모델로서 two-PSR 모델이 채택되었다. CHEMKIN 코드와 4가지 NO 생성 메커니즘을 포함한 GRI 3.0 메탄-공기 연소 메커니즘을 이용해서 JSR내의 희박 예혼합 메탄-공기 연소의 NO 생성예측을 실시하였다. 모델의 검증을 위해서 계산된 결과를 Rutar의 실험 데이터와 비교하였다. NO 생성의 중요 파라미터와 4 가지 NO 경로의 기여도를 조사하였다. 화염 영역에서는 prompt 메커니즘이 주된 경로이고, 화염후영역에서는 Zeldovich 메커니즘이 주된 경로이다. 희박 예혼합 조건에서는 N2O 메카니즘이가 화염 및 화염후 영역 모두에서 중요한 경로이다.