• 통합자연과학논문집
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• 제14권3호
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• pp.99-106
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• 2021

A mixture of alcohol and water is commonly used as antifreeze, liquor, and the fundamental solvents for the manufacture of cosmetics, pharmaceuticals, and inks in our daily life. Since various properties of alcohol water mixtures such as density, boiling or melting point, viscosity, and dielectric constant are determined by their mixing ratio, it is very important to know the mixing ratio to predict their properties. One of simple method to find the mixing ratio is measuring the density of the mixtures. However, it is not easy to predict the mixing ratio from the density of the mixtures because the relationship between mixing ratio and density has not been established well. The relationship is dependent on the relative sizes of solute and solvent molecules, and their interactions. Recently, an empirical model to predict the density of glycerol water mixture from their mixing ratio has been introduced. The suggested model is simple but quite accurate for glycerol water mixture. In this article, we investigated the applicability of this model to different alcohol water mixtures. Densities for six different alcohol water mixtures containing various alcohols (e.g., ethylene glycol, 1,3-propane diol, propylene glycol, methanol, ethanol, and 1-propanol) were simulated and compared to experimentally measured ones to investigate the applicability of the model proposed for glycerol water mixtures to other alcohol water mixtures. The model predicted the actual density of all alcohol water mixtures tested in this article with high accuracy at various ratios. This model can probably be used to predict the mixing ratio of other alcohol water mixtures from their densities beyond 6 alcohols tested in this article from their densities.

• 에너지공학
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• 제15권1호
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• pp.52-59
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• 2006

본 연구에서는 배리어 방전을 이용한 메탄전환 반응에서 수소 및 다른 탄화수소류 화합물의 생성율과 분포에 관하여 알아보았다. 반응기의 외부전극과 내부전극은 SUS로 만들어진 원통형을 사용하였으며, 배리어 방전을 일으키기 위해서 전극 사이에 알루미나 튜브를 사용하였다. 전환된 메탄으로부터 다양한 생성물을 얻기 위해서 유입가스의 조성, 유량변화, 주파수 및 전압을 변화시켜 주면서 실험하였다. 플라즈마 반응에 의한 주요한 생성물들은 에틸렌, 에탄, 프로판, 부탄, 수소, 일산화탄소, 그리고 이산화탄소 등으로 나타났다. 비활성 가스의 사용과 인가전압의 증가에 의해서 메탄 전환율 및 탄화수소류의 선택도가 향상되었다. 유입가스 내에 수증기의 첨가로 인해서 메탄의 전환율 및 수소의 수율이 증가되었다. 수증기 첨가 반응에서 에탄, 프로판 그리고 부탄은 더 높은 전압을 인가하였을 때 수율이 증가하였으며, 아세틸렌과 에틸렌은 보다 낮은 전압에서 수율이 증가함을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제25권5호
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• pp.398-405
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• 2015

용액-확산 메커니즘에 의해 결정되는 기존의 고분자에서와는 달리, 촉진수송은 투과도와 선택도를 동시에 향상시킬 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 은 나노입자, 폴리비닐피롤리돈, 7,7,8,8-테트라시야노퀴노디메탄으로 구성된 촉진수송 올레핀 분리막에 있어서, 메조기공 티타늄산화물($m-TiO_2$)에 대한 영향을 연구하였다. 특히 메조기공 티타늄산화물은 폴리비닐클로라이드-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 가지형 공중합체를 템플레이트로 하여 쉽고 대량 생산이 가능한 방법으로 제조하였다. 엑스레이 회절분석에 따르면, 제조된 메조기공 티타늄산화물은 아나타제와 루타일 상의 혼합으로 구성되어 있으며, 결정의 크기가 약 16 nm 정도 되었다. 메조기공 티타늄산화물을 첨가하였을 때, 분리막의 확산도가 증가하여 혼합기체 투과도가 1.6에서 16 GPU로 증가하였고 선택도는 45에서 37로 약간 감소하였다. 메조기공 티타늄산화물이 첨가되지 않은 분리막은 장시간 성능이 유지되었으나, 메조기공 티타늄산화물이 첨가된 분리막의 경우 시간이 지남에 따라 투과도와 선택도가 감소하였다. 이는 티타늄산화물과 은 사이의 화학적 상호작용으로 은 나노입자의 올레핀 운반체로써의 활성을 감소시키기 때문으로 사료된다.

• 멤브레인
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• 제25권6호
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• pp.496-502
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• 2015

촉진수송은 기존의 고분자 막에서는 힘든, 투과도와 선택도를 동시에 향상시킬 수 있는 기술 중 한 가지이다. 촉진수송 분리막을 이용한 올레핀/파라핀 분리는 기존의 증류공정을 대체할 수 있는 기술로써 많은 관심을 받아왔다. 본 연구에서는 테트라플루오로붕산은/질산알루미늄의 혼합염이 포함된 고분자 블렌드 기반의 촉진수송 올레핀 분리막을 제조하였다. 자유 라디칼중합법을 이용하여 폴리다이메틸실록세인-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 가지형 공중합체를 합성하였다. 또한, 폴리다이메틸실록세인-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 매질에 폴리에틸렌옥사이드를 다양한 비율로 혼합하였다. 폴리에틸렌옥사이드를 폴리다이메틸실록세인-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 가지형 공중합체 질량 대비 70%를 혼합하였을 때, 혼합기체 선택도 및 투과도는 5.6 및 10.05 GPU에 도달하였다. 이와 같은 복합막의 올레핀 분리 성능이 향상된 이유는, 분리막에 첨가된 은이온이 올레핀 기체분자의 선택적인 촉진 수송을 하였고, 또한 고투과성의 고분자 블렌드가 사용되었기 때문이다. 또한 은이온의 은나노입자로의 환원을 억제시키는 질산알루미늄의 첨가로 인해 복합막의 장시간 안정도를 향상시킬 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.378-387
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• 2023

석유화학은 전체 산업에너지 소비량 중 약 30%를 소비하는 에너지 다소비 업종으로써 대표적인 이산화탄소(carbon dioxide, CO₂) 배출원이다. 그 중 에틸렌, 프로필렌, 프로판 및 혼합 C4를 생산하는 납사 분해 공정(naphtha cracking center, NCC)은 많은 양의 에너지를 소비하고 상당한 양의 CO₂를 배출한다. 이러한 이유로 경제성과 환경적 측면에서의 효율성을 보장하기 위해 에너지 사용량 및 환경 영향 인자 감소를 목표로 하는 통합 기술경제적-환경영향 평가가 필요하다. 본 연구는 핀치분석에 근거하여 기존 NCC에서 사용되는 열 교환망의 효율성을 분석하고 이를 통해 에너지 사용량을 감축 시킬 수 있는 개선안을 선정하는 것을 목표로 한다. 공정 내 유틸리티 소비량을 줄이기 위하여 고온 스트림과 저온 스트림 사이를 고려한 최적의 열 교환망을 도출하고, 유틸리티 사용량 감소와 열교환기 설치 비용 증가 사이의 트레이드 오프를 고려하여 경제성 평가를 진행하였다. 또한, 환경적 측면을 고려하여 감소된 CO₂ 배출에 대한 환경영향평가를 실시하였고, 경제적-환경 영향 평가는 투자된 자금을 회수하는 회수기간을 사용하여 실제 공정을 바탕으로 적용 가능성이 있는 에너지 절감안을 도출하였다. 경제적-환경영향평가를 고려한 결과 경제성만을 고려한 부분에서는 각 사례별로 4.29개월, 3.21개월, 3.39개월로 나타났고, 경제적-환경 통합 평가의 경우에는 각 사 례별로 4.24개월, 3.17개월, 3.35개월로 각각의 회수기간을 보였다. 이러한 결과는 환경영향평가를 포함하지 않았을 때와 포함하였을 때 모두 동등하게 나타났다. 추가로 주요한 요소가 회수기간에 어느정도 영향을 미치는지 확인하기 위해 각 사례별 민감도 분석을 진행하였다. 민감도 분석결과 열 교환기 비용이 전체적인 비용에 영향을 미치는 주요 원인으로 확인되었다.