케로신/액체산소 추진기관을 갖는 초음속 로켓의 플룸 유동장을 9 화학종 14 반응 모델과 연계된 레이놀즈 평균 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 해석하였다. 유한속도 화학반응이 플룸 유동장에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 그 결과를 화학적 동결유동 해석 결과와 비교하였다. 계산은 상용 CFD 소프트웨어인 FLUENT 5를 이용하여 수행하였다. 반응 유동 해석 결과는 노즐 내부에서의 화학반응에 따른 연소가스의 온도 증가로 인해 전체적으로 동결유동에 비해 더 높은 온도장을 나타내었다. 플룸에서의 모든 화학반응은 전단류와 배럴 충격파 반사지점 후방의 고온 영역에 국한되어 일어났으며 본 해석의 경우 플룸내에서의 유한속도 화학반응이 유동에 미치는 영향은 미약한 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서 이루어진 유한속도 화학반응을 고려한 플룸 해석을 통하여 플룸에서의 주된 화학 반응 및 이들의 반응 메커니즘을 확인할 수 있었다.
이 논문에 화학반응식 균형을 맞추기 위한 새로운 유사 역행렬법이 기술되었다. 여기에 제공된 방법은 Moore-Penrose 유사 역행렬을 사용한 Diophantin 행렬식의 해에 기초를 둔다. 방법은 전형적인 여러 화학반응식에 시험적용되었고 폭넓은 균형연구에서 모든 반응식에 매우 성공적이었다. 이 방법은 아무 제한없이 성공적으로 적용되고, 또한 새로운 화학반응식의 타당성에 대한 검증력도 있고, 만일 새식이 타당하다면 화학식 균형을 이룰 것이다. 여기서 다루어진 화학반응식들은 소수산화수를 지닌 원자를 포함하고 있다. 또한, 화학반응식의 확장된 행렬의 안정성에 대한 화학반응식의 안정성의 필요충분조건을 이 연구에 소개하였다.
산소-요오드 화학레이저(Chemical Oxygen iodine Laser: COIL)는 화학반응에 의해 발생되는 막대한 에너지를 변환시켜 레이저발진을 일으키는 기술로서 화학반응물의 양에 비례하여 출력을 높일 수 있어서 MW급 이상의 고출력이 가능한 레이저이다. 화학반응에 의해 레이저빔이 발생되는 COIL은 화학반응량에 비례하여 높은 화학에너지를 발생시키게 되며, 빛 에너지로 변환되어 고출력레이저가 가능해 진다. (중략)
근래 양질의 하천골재가 거의 고갈상태에 직면함에 따라 쇄석골재의 사용이 보편화되고 있는 우리나라의 실정에 비추어 볼 때 골재의 화학반응에 대한 연구의 필요성이 점차 증대되고 있다. 본 연구에서는 우리나라에서 실제 쇄석골재를 생산하는 238곳 중 63곳의 시료골재를 채취하여 화학적, 광물학적, 모르터 바 분석실험을 실시하여 골재의 화학반응성을 규명하였다. 분석시험 결과 대부분의 시료골재가 화학반응성을 나타내지 않았으나 광물학적 분석에서 유해광물로 알려진 성분들이 여러 시료골재에 포함되어 있었다. 따라서 해사의 사용 등 점차 화학반응 환경이 공존하게 되면 골재의 화학반응이 일어날 가능성이 커지므로 계속적이고 심도있는 연구가 요구되고 있다.
화학산업계에서 원료는 여러 단계의 화학 공정을 거쳐서 우리가 원하는 제품으로 만들어지게 된다. 이들 공정들은 크게 반응 공정과 분리 공정으로 나뉘어질 수 있으며 대부분 반응이 이루어진 후 분리를 행하는 방식으로 공정이 구성되어 왔다. 또한 많은 경우에 전체적인 수율을 증가시키기 위하여 미반응물 혹은 중간체를 다시 재 순환시키게 된다. 화학공정구조를 최적화하는 방법으로서. 반응과 분리가 하나의 공정에서 동시에 이루어지는 반응-분리 동시 공정은 종종 화학공정의 투자 및 조업비용을 현격히 줄인 수 있는 기회를 제공한다.(중략)
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.
빠른 반응성 및 자체전파특성을 가지는 보론/티타늄 나노 다층박막구조를 대상으로 박막층 수평방향으로의 이종금속간 화학반응 및 화염 전파현상 해석 모델링을 수립하였다. 이종금속간 화학반응은 Arrhenius 반응식을 가정하여 모델링하였으며, 열 및 화학종 확산, 발열 화학반응에 따른 화염 자체전파 현상에 대하여 2차원적 전산해석을 수행하였다. 보론 및 티타늄 박막층의 두께 및 두께비 등 나노구조 형상의 영향을 비롯하여 접촉층 예혼합 정도가 화염 자체전파속도에 미치는 영향을 분석하였다.
케로신과 디젤은 단일 구성물이 아닌 여러 가지 탄화수소 연료로 이루어진 혼합연료이며 화학반응 메커니즘에 대한 모델링이 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 Dagaut가 개발한 298 화학종, 2352 화학반응 단계를 이용하였으며 완전혼합반응기 연소모델을 적용하여 농후 연소 비평형 화학 반응을 계산하였다. 또한 Frenklach의 soot 모델을 적용하여 soot 생성 연구를 수행하였으며 Dagaut의 화학반응 모델에 Appel이 제안한 화학 반응 단계를 추가하여 케로신과 디젤 연료에 대한 soot 모사를 가능하게 하였으며 수정된 모델은 간단한 soot 반응 메커니즘을 사용하였음에도 불구하고 soot 생성 예측이 가능하였다.
Pentacene channel OTFT(organic thin film transistor)을 SiOC 절연박막 위에서 film by thermal evaporation 방법을 이용하여 성장시켰다. CVD 방법으로 증착시킨 SiOC 절연막은 조성비에 따라 특성이 달라지므로 절연막 위에서의 펜타센의 화학적 반응을 조사하기 위해서 inorganic-type인 $O_2/(BTMSM\;+\;O_2)$ = 0.5의 비율을 갖는 SiOC 박막을 사용하였다. 팬타센 분자의 말단에서 SiOC 표면에서 Diels-Alder 반응에 의한 이중결합이 깨어지면서 안정된 성장을 하지만 온도가 높아감에 따라 표면에서의 $SN_2$(bimolecular nucleophilic substitution) 반응과 연쇄적인 화학반응에 의해 팬타센의 성장을 방해하는 것으로 나타났다.
지금까지 알려진 방전반응은 이외로 수가 많지만 이들을 정연하게 분리해본다는 것은 쉽지않다. 일반적으로 방전으로 인하여 화학반응은 물질에 전기에너지를 흡수시키면서 행하는 기술이고 전기적입력량을 화학적입력량으로 변환할때 복잡한 조작 파라미터를 솜씨좋게 조절해야한다. 대부분의 반응을 보면 어떠한 방전형식으로 그의 반응물질을 방전처리 하고 혹은 그중에서 방전을 행하게 하고 생성물을 분석한 것이다. 반응의 단순화 혹은 생성물이 1차 혹은 부착적으로 이루어진 것인가에 대한 검토는 적고 어떤계는 방전처리하면 이와같이 되었다고 한 예에 지나지 않는다고 본다. 방전형식에 의한 차이, 방전조건 가령 전극의 성질, 구조 및 배치, 가스압력, 조성온도, 유속 및 방전전류에 의해서도 물론 반응내용에 다소 차이가 있다고 생각된다. 특히 방전반응의 큰 결점은 소요의 소과정만을 일으키게 하는 에너지를 선택적으로 투입할 수 없는점 예를 들면 방전을 행하기 위하여는 전자가 전계내에서 가속되어 분자를 이온화하는 경우 동시에 분자의 여기 해리도 일으키는 상태가 있음으로 분자의 해리 과정만을 단일로 일으키게 하는 것은 곤란하다. 따라서 반응의 단순화가 얻을 수 없다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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