황을 포함하는 포단드 리간드인 tri(phenylthio-2-ethy1) amine (Podand $N_1S_3$)과 tetra(phenylthio-2-ethyl)ethylenediamine (Podand $N_2S_4$) 그리고 tris(1-benzylaminoethyl)amine (Podand $N_4$)의 합성을 확인하였다. 또한 이들의 양성자 첨가 반응에 의한 평형상수(protonation constant) 와 Zn(II), Cd(II), Pb(II), Hg(II) 이온과의 착물형성에 따르는 안정도 상수를, 양성자를 첨가한 95% MeOH 용액에서 전위차 적정법을 사용하여 여러 가지 온도에서 측정하였다. 리간드에 대한 양성자 첨가 반응의 평형 상수는 Podand $N_2S_4$가 가장 크게 나타났다. 양성자 첨가 반응에 따른 평형 상수 뿐만 아니라, Zn(II), Cd(II), Pb(II), Hg(II) 이온과의 착물 형성에 따르는 안정도 상수의 크기, 엔타피, 엔트로피의 값 역시 Podand $N_1S_3$< Podand $N_2S_4$$N_4$ 순으로 증가함을 보였다.
고온에서 만들어진 인조흑연을 음극 재료로 사용하여, 전기화학적으로 완전 충전된 상태에서 형성된 리튬이 층간 삽입된 인조흑연 화합물에 대하여 XRD와 DSC 분석 및 $^7Li-NMR$를 사용하여 특성화하였다. X-선 회절 결과로부터, 음극에 리튬이 충전된 상태의 인조 흑연 층간화합물의 경우, 1 stage가 주요한 회절선으로 강하게 나타났음 알 수 있었다. 리튬의 기저 평면 사이에 열적 안정성과 관련하여, 발열반응과 흡열반응의 변화량으로부터 리튬의 흑연 층간에서의 발산과 상관관계가 있음을 알 수 있다. $^7Li-NMR$ 스펙트럼 결과로부터, 방향족성의 증가와 삽입된 리튬의 거동으로부터 흡수선의 이동과 흡수밴드의 변이가 수반됨을 나타내었다. 이들 결과로부터, 리튬이 흑연층에 이상적으로 채워짐에 따라 높은 파장 쪽에서 이동이 나타남을 알 수 있다. 이러한 현상은 채워지지 않은 전자껍질에 전하이동밀도의 증가때문으로 여겨진다. 또한 리튬이 탄소층 사이에 채워짐과 관련하여 채워진 리튬의 무질서한 전자 스핀 방향과 불균일한 자기차수로 인하여 흡수밴드가 좁아진 것으로 여겨진다.
이성분혼합용매내에서 Methyl-, Phenyl Chloroformate와 1-adamantyl 유도체들의 가용매분해반응속도를 여러 온도와 압력하에서 전도도방법에 의하여 측정하였다. 이들 속도상수로부터 활성화 부피(${\Delta}V_o^{\neq}$), 활성화 엔탈피(${Delta}H^{\neq}$), 활성화 엔크로피 (${\Delta}S^{\neq}$) 값을 구하였다. 이때 모든 혼합물내에서 ${\Delta}V_o^{\neq}$와 ${\Delta}V_s^{\neq}$는 음의 값을 나타내었으며, ${\Delta}H^{\neq}$는 양의 값을 얻었다. 이 현상을 용매구조변화에 대하여 논의하였다. 또한 활성화 부피와 활성화 엔트로피 값들을 플로트하여 본 반응에 대한 반응 경향성을 조사하였다. 이들 결과로부터 Methyl-, Phenyl Chloroformate와 1-adamantyl fluoroformate(알코올수용액)는 이분자반응이, 1-adamantyl fluoromate(TFE수용액)와 1-adamantyl tosylate는 일분자반응이 일어나는 것으로 추정할 수 있었다.
열장치의 열성능 평가를 위한 수치 해석에서는 온도, 압력, 체적, 엔탈피, 엔트로피 등의 열 역학적 성질들의 수치 값이 필요하다. 그러나 열역학적 성질들 사이의 관계를 나타내는 증기표는 그대로 이용할 수는 없기 때문에 모델링하여 사용하여야 한다. 본 연구에서는 스플라인 보간법과 비교함으로써, 습포화증기의 모델링에 신경회로망의 적용 가능성을 검토하였다. 다층신경 회로망을 구성하기 위하여 입력층으로 온도에 대한 1개의 노드, 두 개의 은닉층은 각각 10개와 20개의 노드, 출력층은 포화액과 건포화증기에 대한 비체적, 엔탈피, 엔트로피 등의 6개의 노드로 구성하였으며, 스플라인 보간법은 2차 다항식과 3차 다항식을 사용하였다. 소구간으로 구성 된 스플라인 보간법과 비교하여 신경회로망 모델링은 비슷한 백분율 오차를 보여주었으며, 이 결과로부터 넓은 온도 범위의 증기표 모델링에 신경회로망이 아주 강력한 방법임을 확인하였다.
In this study, optimization was performed to improve the conventional liquefaction process of offshore plants, such as a LNG-FPSO(Liquefied Natural Gas-Floating, Production, Storage, and Offloading unit) by maximizing the energy efficiency of the process. The major equipments of the liquefaction process are compressors, expanders, and heat exchangers. These are connected by stream which has some thermodynamic properties, such as the temperature, pressure, enthalpy or specific volume, and entropy. For this, a process design problem for the liquefaction process of offshore plants was mathematically formulated as an optimization problem. The minimization of the total energy requirement of the liquefaction process was used as an objective function. Governing equations and other equations derived from thermodynamic laws acted as constraints. To solve this problem, the sequential quadratic programming(SQP) method was used. To evaluate the proposed method in this study, it was applied to the natural gas liquefaction process of the LNG-FPSO. The result showed that the proposed method could present the improved liquefaction process minimizing the total energy requirement as compared to conventional process.
탄화수소기반의 화석연료 에너지원은 이산화탄소 배출로 인한 지구온난화 문제로 지속적인 이용 및 확장에 제한이 있다. 수소는 전통적인 화석연료에 대한 유망한 대안으로 여겨지고 있다. 수소의 안정적인 장기저장을 위해서 극저온인 포화상태에서 수소의 열역학적 물성에 대한 예측이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 비교적 간단한 관계식을 보이는 3차 상태방정식들을 이용하여 포화상태의 열역학적 물성들(포화증기압, 액체 및 기체의 밀도, 엔탈피 및 엔트로피)을 모사하였다. 포화상태 수소에 대한 여러가지 열역학적 물성들을 비교한 결과 3 종류(Redlich-Kwong (RK), Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR))의 상태방정식 중 SRK 모델이 비교적 정확한 예측결과를 보였다.
리튬 이온전지의 양극으로 사용되는 Li-SGICs를 혼합가압법에 의하여 Li의 함유량에 따라 합성하였다. 이들 합성된 화합물을 X-선 회절법 및 DSC 열 분석법을 이용하여 특성화하였다. X-선 회절 분석결과에 의하며 리튬의 함유량이 증가함에 따라 낮은 stage가 관찰되었으나, 각각의 화합물들은 혼재된 stage를 가지고 있음이 나타났다. Li30wt%-SGIC의 경우 지배적으로 1stage의 구조가 나타났지만 순수한 1stage의 화합물은 얻을 수가 없었고, 이는 인조 흑연의 구조적 특성 때문으로 예상할 수 있다. DSC에 의한 열역학적 결과로부터 화합물에 대한 엔탈피의 변화량($\Delta$H)과 엔트로피의 변화량($\Delta$S)을 구하였다. 이들로부터 Li-SGIC의 발열반응과 흡열반응의 결과들은 인조 흑연사이에 존재하던 리튬이 열에 의하여 deintercalation이 일어날 때의 열적 안정성과 관련이 있음을 알 수 있었다. 또한 열적 변이가 일어나는 동안 Li30wt%-SGIC의 구조변화에 대하여 토론하였다.
본 연구에서는 천연가스 유량 측정에서 2차 표준으로 사용되는 소닉노즐 뱅크 -12개 노즐 패키지로 구성-의 임계유동함수 계산 시간을 1초 이하로 단축하고자 하였다. 이를 위해 AGA 8-dc 상태방정식을 적용한 헬름홀츠 자유에너지를 유도하고 이로부터 적분 항이 없는 열역학 상태량 식을 도출하여 CFF 계산에 적용하였다. 그 결과 CFF 계산 시간이 기존 6.7초/12개에서 0.6초/12개로 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었고 이 계산 시간은 가스 성분 수와 거의 무관함도 알 수 있었다. 또한 본 계산 결과의 정확도를 확인하기 위해 기존 CFF 국제비교연구의 결과와 비교한 결과 차이가 없음도 확인하였다.
니트로벤젠 및 1,2,4-트리클로로벤젠에서의 n-브롬화프로필의 溶解度를 19, 25, 40^{\circ}C$에서 브롬화갈륨이 있을 때와 없을 때에 각각 측정하여 보았다. 브롬화갈륨이 존재하지 않을때에 니트로벤젠에서의 n-브롬화프로필의 溶解度가 1,2,4-트리클로로벤젠에서보다 더 큰 점은 n-브롬화프로필과 니트로벤젠과의 상호작용이 1,2,4-트리클로로벤젠보다 더 강하다는 것을 나타낸다. 브롬화갈륨이 존재할 때에는 溶液內에서 n-브롬화프로필과 브롬화갈륨의 1:1 complex, $n-C_3H_7Br\cdotGaBr_3$가 형성된다. 이 complex의 instability constant K를 계산하였다. $$n-C_3H_7Br\cdotGaBr_3 \rightleftarrows n-C_3H_7Br + \frac{1}{2Ga_2Br_6 }$$또한 이 complex의 解離에 대한 엔탈피, 자유에너지 및 엔트로피도 산출하였다. 브롬화갈륨과 브롬화알킨간의 complex의 안정도는 이들 알킬이온의 안정도와 상대적인 관계가 있다고 본다.
니트로벤젠 및 1,2,4-트리클로로벤젠에서의 n-브롬화부틸의 溶解度를 $19^{\circ},\;25^{\circ},\;40^{\circ}C$에서 브롬화갈륨이 있을때와 없을때에 각각 測定하여 보았다. 브롬화갈륨이 存在하지 않을때에 니트로벤젠에서의 n-브롬화부틸의 溶解度가 1,2,4-트리클로로벤젠 보다 더 큰점은 n-브롬화부틸과 니트로벤젠과의 相互作用이 1,2,4-트리클로로벤젠 보다 더 강하다는 것을 나타낸다. 브롬화갈륨이 存在할 때에는 溶液內에서 n-브롬화부틸과 브롬화갈륨의 1:1 complex, $n-C_4H_9Br{\cdot}GaBr_3$가 형성된다. 이 complex의 instability constant K를 計算하였다. $n-C_4H_9Br{\cdot}GaBr_3{\\rightleftharpoons}n-C_4H_9Br+\frac{1}{2}Ga_2Br_6$ 또한 이 complex의 解離에 대한 엔탈피, 자유에너지 및 엔트로피도 산출하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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