윤활유 첨가제는 윤활기유의 물리적, 화학적 성질을 보완 또는 강화시킴으로서 윤활유로서 소기의 목적을 달성케하도록 첨가하는 원유증유분이 아닌 화학물질로서 그 종류는 사용목적에 따라 많은 종류가 사용되고 있다. 현재는 년 300 ton 규모의 pilot-plant 에서 5종의 첨가제 시제품을 생산하여 이들의 additive package를 제조하고 VI improver, pour point depressant 등 기타 첨가제들과 혼련시켜 10W-30 SF/CD 급의 내연기관용 윤활유 제조를 위한 혼련기술을 개발중에 있다.
윤활유는 일반적으로 윤활기유의 물성을 개량하기 위해 여러종류의 윤활유 첨가제를 포함하고 있는데 이 첨가제는 윤활기유가 가지고 있는 물성을 강화시키기 위해 첨가하는 것과 윤활기유에는 없는 물성을 얻기 위해 첨가하는 두가지로 나눌수 있다. 윤활기유의 산화분해, 열분해, 마찰이나 마모의 감소등을 위해 첨가흔 넉승 전자에 속하는 경우이고 기유 분해분의 침적을 막아주거나 부식을 방지하며 온도에 따른 점도변화를 극소화시키기 위한 첨가제는 후자에 해당한다. 즉 윤활유 첨가제는 윤활기유의 물리적, 화학적 성질을 보완 또는 강화시키므로서 윤활유로서의 소기의 목적을 달성하도록 첨가하는 화학물질을 말한다. 본 보에서는 위에서 열거한 여러종류의 첨가제 중 사용물량이 많아 수입대체 효과가 뚜렷한 6종의 첨가제의 국산화에 대한 연구결과를 간략하게 기술하였으며 앞으로 2회에 걸쳐 나누어 설명코자 한다.
첨가제는 기유인 탄소와 수소로 된 유기화합물과 함께 존재하면서 윤활기능을 높여 주는 것으로써 유황, 염소와 인을 주요성분으로 하고 있다. 비록 이들 첨가제의 화학적 구조와 반응에 따라 윤활기능 및 역할을 체계적으로 연구하는 것은 매우 복잡하고 때로는 불가능 하지만 가능한 범위에서 화학적 관계와 윤활작용의 상호관계를 살펴보기로 한다.
첨가제는 기유인 탄소와 수소로 된 유기화합물과 함께 존재하면서 윤활기능을 높여주는 것으로써 유황, 염소와 인을 주요 성분으로 하고 있다. 비록 이들 첨가제의 화학적 구조와 반응에 따라 윤활기능 및 역할을 체계적으로 연구하는 것은 매우 복잡하고 때로는 불가능하지만 가능한 범위에서 화학적 관계와 윤활작용의 상호관계를 살펴보기로 한다.
스마트 도금공장을 구축하기 위해서는 도금액 내부의 화학 물질 농도 변화를 측정할 수 있는 화학 센서 기술이 필수적으로 요구된다. 와트욕은 대표적인 고속 니켈 도금액 중 하나로 기본적으로 황산니켈, 염화니켈, 보릭산의 염과 함께 케리어(type-1 광택제), 광택제(type 2-광택제), 응력 제어제 등의 유기 첨가제로 구성되어 있다. 이러한 유기 첨가제는 전차된 니켈층의 두께 균일도, 조도, 미세 구조, 내부 응력 등 다양한 특성을 제어하며, 정밀한 농도 관리가 필수적으로 요구되나, 분석 기술의 부재로 인하여 지금까지도 대부분의 액관리는 할셀법이나 작업자의 경험에 의존하고 있다. Cyclic voltammetry stripping(CVS) 방법은 전기화학 분석 과정에서 나타나는 첨가제의 가속, 감속 특성 등과 여기에 수반되는 stripping peak의 변화를 이용하여 개별 첨가제의 농도를 측정하는 방법이며, 지금까지 인쇄회로기판의 비아필 공정, 전해 동박 제조, 반도체 배선 등 구리도금 산업 전반에 걸쳐 첨가제 관리에 효과적으로 적용되고 있다. 그러나 수소 발생으로 인한 stripping 효율 문제로 인하여 니켈, 주석, 아연 등 표준 환원 전위가 높은 금속 도금액 내부 첨가제 농도 측정은 아직 어려운 상황이다. 본 연구에서는 이 문제를 극복하기 위해 염소를 과량 첨가한 구리 도금액을 CVS 분석의 base 용액으로 이용하여 니켈 도금액 내부 여러 광택제 (polyetylene glycol(PEG) 계열, thiourea 계열, 2-butyne-1,4-diol 등) 농도를 측정하는 법을 제시하였다. 제시된 방법은 CVS 분석 과정에서 구리-염소 사이의 상호 작용으로 인해 생성되는 3가지 stripping peak의 상대적인 크기 변화가 첨가제 농도에 따라 영향을 받는다는 사실에 기반하였다. 본 연구에서는 여기에 관한 원인에 대해 고찰하였으며, 제시된 방법을 통해 광택제 계열 첨가제 농도 측정을 선택적으로 할 수 있다는 것을 증명하였다.
시멘트 모르타르에 EVAc 에멀젼 및 계면활성제(Sodium Dodecylbenzenesulfonate)를 첨가하여 압축강도, 흡수율, 화학적 저항성, 수화발열속도, 전자현미경 등으로 그 물성을 관찰하였다. EVAc를 시멘트에 첨가할 경우 5-15wt$\%$, SDBF는 0.03wt$\%$를 첨가하고 혼수량을 flow value로써 기준하는 것이 최적조검임을 알 수 있었다. 그리고 EVAc emulsion을 첨가함으로써 혼수량 및 흡수율의 감소 효과를 거둘 수가 있었으며 또한 화학적 저항성도 증가되었다. EVAc emulsion을 과다 첨가할 경우에는 기포가 많이 형성되어 강도가 저하하나, 여기에 계면활성제(Sodium Dodecylbenzenesulfonate)를 가하면 강도가 증가하였으며, 한편 수화 속도는 지연되었다.
PCB, 디스플레이, 반도체 등 산업계 전반에서 다양하게 사용되고 있는 전기 동도금액을 대상으로 억제제(Suppressor), 가속제(Accelerator), 레벨러(Leveler) 역할의 첨가제에 대한 전해질 내 반응 경향성을 전기화학적으로 평가하였다. 억제제의 경우 potential이 환원방향으로 증가하여 환원전류가 억제되는 양상의 확인이 가능하였으며, 가속제는 억제제와는 반대로 환원전류가 촉진되는 양상을 보였다. 레벨러의 경우 첨가 농도에 따라 두 가지 특성이 모두 나타남을 알 수 있었다. 첨가제들은 각각 그 역할이 복합적으로 작용되며, 본 연구결과는 전해질의 개발이나 액관리에 있어 다양하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.
차세대 에너지로 연료전지가 각광을 받고 있는 현재, 세계 각국에서는 연료전지의 상용화를 위해 노력하고 있다. 그러나 촉매분야에서 백금계 촉매의 사용량의 문제에 따른 매장량 한계점과 귀금속이라는 문제점이 존재하기 때문에 이에 대하여 대책강구가 필요한 시점이다. 이에 백금 촉매의 활성을 증대하고자 나노 크기의 제어 연구가 진행되고 있다. 또한, 촉매의 구조적인 면에 따라 촉매의 활성이 달라지는 점을 착안하여 백금계의 나노 형상 조절 연구와 백금계 촉매를 대체할 비백금계의 촉매 개발 연구가 활발히 진행되어지고 있다. 이에 본 연구는 백금계 촉매 중 Pd을 polyol process에 의한 나노 형상 조절을 통하여 단위 질량당(or 단위 부피당) 촉매의 활성을 높이고자 하였다. Polyol process에서는 환원제, 계면활성제, 온도, 시간, 기타 첨가제에 따라 나노 형상이 다르게 조절되는데, 이에 계면활성제로 PVP를 사용하고, 반응속도 및 형상조절을 위해 다양한 첨가제를 이용하여 polygonal Pd NPs을 형성하였다. 본 나노 형상 조절에서는 첨가제와 온도가 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 착안하여 그에 따른 polygoanl Pd NPs의 사이즈 조절을 통해 전기화학 특성이 차이의 연구에 중점을 두었다. 이에 따라 나노 형상 조절이 된 Pd촉매를 이용하여 상용화된 촉매(Pd/C(XC-72R))에 비하여 전기화학적인 특성의 차이와 Pd 촉매의 촉매적 특성의 효과를 보고자 한다.
우리는 자연 사료에 들어있는 비타민과 미네랄의 함량을 정확하게 모르고 있는 안타까운 형편에 놓여 있다. 또한 우리가 기르고 있는 닭의 정상시 및 스트레스시에 주어야 하는 정확한 수준도 모르고 있으며 첨가제의 품질을 평가할만한 화학적 및 생물학적인 근거를 가지고 있지 않다. 이러한 문제들 때문에 어떤 첨가제를 얼마나 써야 할 것인지 자신있게 말할 사람은 아무도 없을 것이다.
최근 친환경의 재생 가능한 에너지에 대한 관심이 급증하면서 태양전지에 대한 연구가 국내외에서 활발히 진행중이다. 특히 기존 태양전지 시장을 장악하던 실리콘 태양전지를 대체하고 새로운 기능을 부여하기 위해 박막형 태양전지의 필요성과 새로운 태양전지용 소재 개발에 관심이 집중되고 있다. CIGS는 이러한 요구에 부합하는 소재로써 진공증착법을 통한 CIGS 박막 태양전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이와 함께, 경제성과 대면적화의 용이성을 목표로 CIGS의 비진공증착법에 대한 연구도 병행되고 있다. 본 연구에서는 비진공증착법중 전기화학적 전착방법을 이용하여 CIGS박막을 형성하는 기초연구를 진행하였다. CIGS 박막의 표면 및 결정립 제어를 위하여 젤라틴을 첨가제로 이용하여 CIGS 박막을 제조하였으며 첨가제의 농도, 전착 인가전압 등을 변수로 박막을 형성시켜 특성을 분석하였다. 첨가제가 박막의 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 첨가제의 양에 따른 박막의 결정성과 표면 구조를 각각 XRD 및 FE-SEM (EDS)을 이용하여 분석하였다. 첨가제의 농도와 전착 인가전압에 따라 상대적으로 매우 우수한 표면 특성을 가지는 박막을 얻을 수 있었고 특히 특정농도의 젤라틴은 기존의 CIGS 박막의 결정성을 유지시켜 주는 것을 확인하였다. 또한 일정한 첨가제 농도 조건에서 인가전압을 변화시키며 증착한 필름의 CIGS 원소비를 분석함으로서 첨가제를 이용한 전기화학적 전착법에서 인가전압이 박막의 조성비에 미치는 영향을 분석하였다. 첨가제를 이용한 낮은 전압에서의 전착을 통해 우수한 표면 특성을 유지하면서 동시에 희귀원소인 In과 Ga의 증착을 더욱 용이하게 하는 새로운 방법에 대해 고찰하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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