• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권6호
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• pp.763-767
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• 2019

본 연구에서는 흐름형 반응기를 활용하여 단일 화합물로 구성된 연료인 exo-tetrahydrodicyclopentadiene (exo-THDCP)의 유량을 변화시킴에 따라 나타나는 열분해 특성에 대해 분석하였다. 실험은 $500^{\circ}C$, 50 bar의 온도와 압력 조건에서 수행하였으며, 각 유량 조건에서 반응을 통해 생성된 물질은 GC/MS를 사용하여 분석하였다. 그 결과, exo-THDCP는 열에 의해 주로 고리형 화합물로 분해됨과 동시에 일부는 이성질화 되는 것을 확인하였다. 또한, 유량이 증가할수록 분해 및 이성질화 반응을 통해 생성되는 화합물의 종류와 비율이 감소하였으며, 이에 따라 연료의 전환율과 분해 반응 시에 발생하는 흡열량도 함께 감소하였다. 열분해 반응 시에 비교적 빠르게 생성되는 화합물은 주로 1-cyclopentylcyclopentene (1-CPCP)의 radical 형태를 중간체로 하여 형성되는 것으로 분석되었는데, 이는 exo-THDCP로부터 생성될 수 있는 중간체 중에서도 특히 1-CPCP가 생성되는 데에 필요한 활성화 에너지가 약 42 kcal/mol로 가장 낮기 때문인 것으로 해석된다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.66-71
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• 2014

HY 제올라이트 촉매 상에서 endo-THDCPD의 이성화 반응을 통한 exo-THDCPD 제조에 관한 연구를 수행하였다. HY 제올라이트 촉매의 $Si/Al_2$ 비가 증가할 때 endo-THDCPD의 전환율이 증가하는 경향을 보였는데 이는 산점의 세기가 증가했기 때문으로 해석할 수 있다. 그러나 $Si/Al_2$ 비가 30인 HY 제올라이트 촉매를 사용한 경우에 최대의 exo-THDCPD 수율을 얻을 수 있었는데, 부산물인 CPD와 oligomer의 생성이 적기 때문으로 해석할 수 있다. 반응 온도가 증가할수록 부산물 생성이 증가하는 것을 고려하여 $180^{\circ}C$를 최적 반응 온도로 선정할 수 있었다. 촉매의 함량을 증가시키면 exo-THDCPD 수율을 증가시킬 수 있다. HY 제올라이트 촉매를 사용한 endo-THDCPD의 이성화 반응에서 촉매 외부확산 저항보다 촉매 기공 내부확산 저항이 반응 활성에 더 큰 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.81-87
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• 2018

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로써 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 실제 반응조건과 비슷한 고정층 흐름형 반응기에서 Exo-tetrahydrodicyclopentadiene(exo-THDCP)를 연료로 사용하여 흡열 촉매 종류에 따른 흡열 반응 시 생성물, 코크 생성량과 촉매 특성 변화 간 관계에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.991-994
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• 2017

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로써 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 실제 반응조건과 비슷한 Packed bed flow reactor에서 Exo-tetrahydrodicyclopentadiene를 연료로 사용하여 촉매의 흡열량을 측정하는 방법에 대한 연구를 진행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.95-100
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• 2014

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로써 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 exo-tetrahydrodicyclopentadiene을 모델연료로써 선정하고 제올라이트 촉매의 금속담지를 통하여 흡열특성의 변화를 측정하는 연구를 수행하였다. 이를 통하여 상용촉매보다 우수한 흡열성능을 가지는 촉매를 확보하였다. 본 연구의 목적은 흡열량 향상에 미치는 촉매의 특성을 연구하는 것이다. 이 촉매는 상용촉매를 대체하여 exo-THDCP를 흡열연료로 사용하는 시스템에 적용될 수 있을 것이다.

• 공업화학
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• 제18권1호
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• pp.36-40
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• 2007

헤테로폴리산 촉매를 이용하여 endo-tetrahydrodicyclopentadiene 및 endo-tetrahydrodi(methylcyclopentadiene)의 이성화반응에 관한 연구를 행하였다. 이성화반응에 의해 endo 형태를 exo 형태의 화합물로 제조하였다. 기존의 이성화촉매인 알루미늄 클로라이드의 문제점을 개선하기 위하여 헤테로폴리산의 적용을 시도하였다. Keggin 형태의 헤테로폴리산 촉매인 $H_3PW_{12}O_{40}$에서 수소원자 2.5개 대신에 cesium으로 치환시 촉매활성이 가장 높았다. Cesium으로 치환된 헤테로폴리산 촉매 사용시 기존의 알루미늄클로라이드 촉매보다 이성화반응속도가 빠른 것을 확인하였고, 반응온도, 시간에 따른 tetrahydrodicyclopentadiene 및 tetrahydrodi(methylcyclopentadiene)의 반응성을 비교하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.48-53
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• 2011

본 연구의 목적은 열안정성을 향상시키는 첨가제 (열안정제)를 이용하여 exo-tetrahydrodicyclopentadiene (exo-THDCP, $C_{10}H_{16}$)의 열안정성을 향상시키는 것이다. 실험 중 실시간으로 추출한 시료를 gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)를 이용해 성분 분석하여 첨가제 성능-exo-THDCP의 열분해성-을 확인하고, 반응시간에 따른 exo-THDCP의 분해생성물의 성분 및 조성 변화를 통해 첨가제의 작용 메커니즘을 규명하였다. 열안정제로써 수소공여체를 사용하여 실험한 결과 1,2,3,4-tetrahydroquinoline (THQ), benzyl alcohol (BnOH) 등을 첨가하였을 때 exo-THDCP의 열안정성이 향상되었다. 이러한 수소공여체 물질들은 개시반응이 진행된 exo-THDCP 라디칼에 수소원자(hydrogen radical)를 제공함으로 라디칼의 반응성을 완화시켜 1차 생성물의 활성을 감소시키어 2차생성물질인 $C_{11}$이상 생성물의 발생을 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.294-299
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• 2010

본 연구의 목적은 열안정성을 향상시키는 첨가제 (열안정제)를 이용하여 exo-tetrahydrodicyclopentadiene (exo-THDCP, $C_{10}H_{16}$)의 열안정성을 향상시키는 것이다. 실험은 반응 진행 중 미량의 시료 추출이 가능한 회분식 반응기에서 수행되었다. 추출한 시료를 gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)를 이용해 성분 분석하여 첨가제 성능-exo-THDCP의 열분해성-을 확인하고, 반응시간에 따른 exo-THDCP의 분해생성물의 성분 및 조성 변화를 통해 첨가제의 작용 메커니즘을 규명하였다. 열안정제로써 수소공여체를 사용하여 실험한 결과 1,2,3,4-tetrahydroquinoline (THQ), benzyl alcohol (BnOH) 등을 첨가하였을 때 exo-THDCP의 열안정성이 향상되었다. 이러한 수소공여체 물질들은 개시반응이 진행된 exo-THDCP 라디칼에 수소원자 (hydrogen radical)를 제공함으로 라디칼의 반응성을 완화시켜 1차 생성물의 활성을 감소시키어 2차생성물질인 $C_{11}$ 이상 생성물의 발생을 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.56-60
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• 2017

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 exo-tetrahydrodicyclopentadiene을 모델연료로 선정하고 흡열 냉각 시스템에 제올라이트 촉매를 사용하여 흡열반응을 수행하였다. 세가지 형태로 촉매를 성형하여 각 형태별 흡열 성능 차이를 관찰하였다. 본 연구에서 바인더가 첨가된 촉매가 더 높은 흡열량과 전환율을 보였다. 생성물 분석 결과 바인더 첨가 촉매에서 방향족의 생성이 더 많은 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.611-619
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• 2019

본 연구에서는 흡열연료의 종류와 촉매의 성형 방법에 따른 연료의 분해특성 및 코크 생성에 대하여 분석하였다. 실험에 사용된 연료는 methylcyclohexane (MCH), n-dodecane 그리고 exo-tetrahydrodipentadiene (exo-THDCP)이며, 백금을 담지한 USY720에 압력만을 가하여 제조한 disk 형태, binder와 silica solution을 혼합하여 제조한 pellet 형태의 제올라이트를 촉매로 사용하였다. 성형 방법에 따른 촉매의 특성은 X-ray 회절분석법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 질소흡탈착등온선 그리고 암모니아 승온탈착분석법을 통해 분석하였으며, 연료가 초임계 상태로 존재할 수 있는 고온고압의 조건($500^{\circ}C$, 50 bar)에서 반응을 진행시킨 후에 생성된 혼합물은 가스 크로마토그래프 질량분석계(GC-MS), 촉매에 생성된 코크는 열중량분석기를 사용하여 분석하였다. 이와 같은 분석을 수행한 결과, 반응 후 생성물의 조성은 연료를 구성하는 화합물의 구조에 따라 크게 차이를 보였다. 또한, 촉매의 성형 방법에 따른 결정성이나 표면 특성의 변화는 미미하였으나, 비교적 큰 변화를 보인 산점과 기공 특성이 생성물과 코크 생성량 및 조성의 변화에 영향을 주는 것으로 확인되었다.