권호 표지

Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (KSIEC)

  • Bimonthly
  • /
  • 1225-0112(pISSN)
  • /
  • 2288-4505(eISSN)

Domain

  • Chemical Engineering ＞ Chemical Process

Aim & Scope

Applied Chemistry for Engineering (Appl. Chem. Eng.) is published bimonthly in Korean or English by the Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (KSIEC). Appl. Chem. Eng. brings multidisciplinary interests together in one journal and is to disseminate information on all aspects of research and development in industrial and engineering chemistry. Contributions in the form of research articles, short communications and reviews are considered for publication. The editors welcome original contributions that have not been and are not to be published elsewhere. All submitted manuscripts are peer-reviewed by selected reviewers. Instruction to authors and a manuscript submissions form are found at the end of each issue or at http://www.ksiec.or.kr/ace. Page charges are paid to cover in part the cost of publication. Bulk reprints of individual articles can be ordered. This publication is partially supported by Korea Research Foundation and the Korean Federation of Science and Technology Societies.

http://www.ksiec.or.kr/suite/review/ReviewLogin_1.php KSCI KCI SCOPUS

Volume 19 Issue 4

  1. Lee, Jaeyoung;Yi, Youngmi;Uhm, Sunghyun 357
    PDF KSCI
    현재 수소에너지는 화석연료의 고갈과 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 가능성 있는 자원으로 그 중요성은 점점 커지고 있으며 지금까지 비 화석연료로부터 수소를 생산하는 방법 중에서 관심을 받는 기술은 물 전기분해이다. 물 전기분해는 전기에너지를 이용하여 무한정한 원료인 물로부터 고순도의 수소와 산소를 생산할 수 있는 친환경적인 방법이다. 본 총설에서는 물 전기화학반응의 기본원리와 종류, 최근 국내외 기술 개발현황과 발전가능성에 대해서 기술하고자 한다.
  2. Kim, Eun-Hee;Park, Seung-Cho 366
    PDF KSCI
    입자상 알루미늄 충전복극조의 성능을 파악할 목적으로 실험은 회분식과 연속식으로 진행하였다. 입자상 알루미늄 충전복극조를 이용하여 T-P 농도 10 mg/L인 인산염 함유 용액을 6 V에서 3 h 회분식으로 전해처리 한 결과 T-P의 제거율은 88% 이었다. 입자상 알루미늄 충전복극조를 이용하여 T-P 농도 10 mg/L인 인산염 함유 용액을 6 V에서 HRT를 3 h으로 하여 연속식으로 전해처리 한 결과 T-P의 농도는 2 mg/L이었다. HRT 3 h으로 고정하여 전해처리 할 경우 120 h 처리 후 파과점을 관찰할 수 있었다.
  3. Oh, Dae Geun;Lee, Kyung Hoon;Kim, Wan Tae;Min, Byung Hoon;Chung, Dae-won;Lee, Jong Doo;Kim, Jeong Ho 370
    PDF KSCI
    비수계 분산(NAD : non-aqueous dispersion) 중합을 이용하여 친환경적인 아크릴 수지를 합성시 최적의 중합조건에 대해 연구하였다. 중합된 고분자 입자들 간의 응집을 방지하기 위한 안정제의 적정량은 20 wt%로 나타났고 안정된 NAD 상태를 유지하기 위한 혼합 용매의 적정 혼합비는 지방족과 방향족 용매의 비율이 80 : 20인 것으로 나타났다. NAD 수지의 점도는 반응시간뿐만 아니라 개시제의 양 및 교반 속도 등에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 NAD 수지의 입자 크기 및 분포도, 안정제의 양, 개시제의 농도 등에 의해 영향을 받는 것을 확인하였다. 단량체의 투입시기는 단량체를 초기에 모두 투입하면 용매의 극성이 증가하여 입자의 크기가 커져서 입자의 안정성이 저하되므로 단계별로 지속적으로 투입할 필요가 있는 것으로 관찰되었다.
  4. Park, Kwang Hee;Lee, Jun Yub;Hong, Sung Ho;Choi, Sang Hyun;Hong, Sung Chang 376
    PDF KSCI
    화력 발전소에서 발생되는 질소산화물(NOx)을 제거하기 위하여 환원제로써 $NH_3$를 이용한 선택적 촉매환원법(Selective Catalytic Reduction: SCR)에 사용되는 $V/TiO_2$ 촉매의 활성저하에 관하여 연구하였다. 장기간 배기가스에 노출된 촉매(Used-cat)의 활성과 비표면적이 상당히 감소되었다. 촉매의 특성분석은 XRD, FT-IR, FE-SEM, IC/ICP 등을 이용하여 수행하였다. 분석결과 배기가스에 노출되지 않은 사용 전 촉매(Fresh-cat)와 사용 후 촉매(Used-cat) 두 촉매 모두 $TiO_2$의 결정구조는 변하지 않았다. 그러나, FT-IR, FE-SEM, IC/ICP에 의한 촉매의 특성분석결과 사용 후 촉매(Used-cat) 표면에 $(NH_4)HSO_4$가 침적이 되었음을 확인하였다. 또한, $SO_2$에 대한 내구성이 우수한 촉매일수록 표면에 형성되는 황산염($SO_4^{-2}$)이 적게 형성됨을 확인할 수 있었다.
  5. Kim, Jong Pyo;Park, Jung Hoon;Yoon, Yeoil 382
    PDF KSCI
    착체중합법을 이용하여 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 $1080^{\circ}C$에서 소결하여 치밀한 페롭스카이트 분리막을 제조하였다. 밀봉 재료로 gold ring, Pyrex ring 및 Pyrex 분말을 사용하여 가스누출 실험을 수행하였다. $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 분리막의 산소투과량 분석결과 온도가 증가함에 따라 산소투과량은 증가하였고, $900^{\circ}C$에서 $0.74mL/min{\cdot}cm^2$의 값을 나타내었다. $950^{\circ}C$에서 밀봉 재료에 따른 투과 특성 분석 결과, gold ring을 이용할 경우 높은 산소투과량을 보인 반면, Pyrex를 밀봉재로 사용할 경우 낮은 투과량을 보였다. 이는 Pyrex를 밀봉재로 이용할 경우 분리막 표면으로 유리가 침투하여 유효 산소투과면적을 감소시켰기 때문이며, 광화학 현미경 분석으로 Pyrex 유리의 확산 침투를 확인하였다.
  6. Seo, Seok-Hwan;Suh, Cha-Soo;Park, Jin-Hwan 388
    PDF KSCI
    2액형 폴리우레탄(Polyurethane)도료는 폴리올과 폴리이소시아네이트가 반응하여 분자간 3차원 망상구조를 형성하기 때문에 도막물성 및 작업성이 매우 우수하여 공업용 소재의 도장용으로 많이 사용하고 있다. 2액형 폴리우레탄도료는 사용목적에 따라 크게 알키드 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에스테르 변성 아크릴 폴리올 및 아크릴 폴리올로 분류되고 있으며, 수지의 화학적 특성에 따라 반응성 및 건조조건에 따라 도막의 물성차이가 많이 발생하기 때문에 현장적용에 어려움이 있다. 따라서 본 연구는 폴리우레탄 도료의 균일한 반응성 및 물성을 개선하기 위하여 수지의 점도, 용제 및 산가를 동일한 조건으로 하고, 폴리올의 화학적 조성에 따라 분자 중 OH 함유량과 촉매를 다르게 하고, 여기에 폴리이소시아네이트를 경화제로 하여 각각의 반응속도 및 반응 정도를 Rheometer, DMA, FTIR 등을 이용하여 측정하였다. 그 결과 폴리우레탄 도료에서 폴리올과 폴리이소시아네이트와의 반응성은 촉매, 폴리올 중 OH 함유량 및 화학적 조성에 따라 각각 다른 결과를 나타내었으며, 반응 온도 및 촉매에 따라 폴리에스테르 폴리올이 가장 빨랐고, 알키드 폴리올이 가장 늦었다. 그리고 아크릴 폴리올과 변성 아크릴 폴리올은 반응온도 및 촉매에 따라 반응이 다르게 나타났고, OH 함량에 따른 반응성은 OH 함량이 높을수록 빠른 것을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 반응성 및 도막의 물성이 우수한 조건을 선택하면 현장적용의 어려움이 개선될 것으로 판단된다.
  7. Kim, Ji-Hwan;Hahm, Yeong-Min 397
    PDF KSCI
    본 연구에서는 용암석상의 무기물인 퍼라이트의 팽창에 관한 비등온 상태 전산 모사를 수행하여 실험 결과와 비교하여 모델의 유효성을 검증하고자 하였다. 기존의 연구를 기반으로 에너지 수지식을 적용하였고 이에 따른 물성값의 온도에 따른 변화를 적용하였다. 비등온 팽창에서 버블 부피의 변화, 수분 증발에 의한 변화 그리고 열 플럭스의 버블내로의 유입에 따라 버블의 온도 변화를 고려하였으며 이에 따른 용융 퍼라이트의 온도 분포 형성 또한 고려되었다. 이의 결과로 1100 K 이하에서 5% 이내의 정확성을 가지는 예측 모델 및 동특성 해석 코드를 개발하였고 1100~1400 K 범위에서도 7% 이내의 오차를 가지고 팽창도를 예측할 수 있었다.
  8. Hwang, Ha Soo;Lee, Jin-kyun;Park, In;Huh, Hoon;Lim, Kwon Taek 402
    PDF KSCI
    자유 라디칼 중합법으로 친 이산화탄소성 단량체인 퍼플로로데실메타크릴레이트(FDMA)와 산에 불안정한 단량체인 tert-부틸메타크릴레이트(TBMA)로 구성된 랜덤 공중합체를 합성하였다. 합성된 공중합체의 이산화탄소에 대한 용해도 특성 및 365 nm 노광에서의 포토레지스트 감도 특성에 관하여 조사하였다. 또한, 랜덤 공중합체를 이용하여 형성된 패턴을 플라즈마 에칭을 통해 전도성 고분자인 poly(styrenesulfonate): poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PSS : PEDOT)에 전사하여 미크론크기의 PSS : PEDOT 패턴을 제조할 수 있었다.
  9. Kim, Ick-Jun;Yang, Sunhye;Jeon, Min-Je;Moon, Seong-In;Kim, Hyun-Soo 407
    PDF KSCI
    니들 코크스의 활성화 방법으로서 기존의 방법과는 다른 $HNO_3$와 $NaClO_3$ 혼합용액에서의 산처리와 $300^{\circ}C$ 열처리 방법을 이용하였다. 산처리 코크스와 열분해 코크스의 미세구조는 XRD, FESEM, element analysis, BET, Raman spectroscopy를 이용하였으며, 전기이중층 거동은 충방전 분석을 행하였다. 니들 코크스는 산처리 시간에 따라 산소의 중량 %의 증가와 함께 (001) 구조로 상변화가 일어나고, $300^{\circ}C$ 열처리에서 흑연구조인 (002) 구조로 환원한다. 이들 산처리-상분해 과정에서 층간에 유기된 층간 구조결함은 first 충전에서 전계 활성화에 의해 pore를 생성하고 second 충전에서는 전기이중층 용량을 발생시킨다. 24 h 산처리-$300^{\circ}C$ 열처리한 열분해 코크스의 2.5 V까지의 2 전극 기준에서 구한 활물질 중량 당 용량과 전극 부피 당 용량는 각각 33 F/g과 30 F/mL를 나타내었다.
  10. Choi, Jae-Won;Lee, Kwang-Hoon;Hwang, Seok-Ho;Kim, Jeong-Yeol;Lee, Sang-Won;Huh, Wansoo 413
    PDF KSCI
    전기방사에 대한 연구는 지난 10여 년간 의료, 산업용에 적합한 적용 기술 연구로 많은 발전을 하고 있다. 본 연구에서는 용액전기방사법으로 다중벽탄소나노튜브(MWNT)를 함유하는 폴리카보네이트(PC) 나노섬유와 복합필라멘트 섬유를 제조하였다. 폴리카보네이트 나노섬유 내에서의 분산성을 향상시키기 위하여 다중벽탄소나노튜브를 in-situ 방법으로 개질하였다. THF와 DMF의 혼합용매를 사용하여 다중벽 탄소나노튜브가 함유된 폴리카보네이트(PC/mMWNT) 나노섬유를 제조하였다. 제조된 PC/mMWNT 나노섬유의 TEM 사진 분석결과 다중벽 탄소나노튜브가 폴리카보네이트 나노섬유 내에 잘 분산되어 있음을 확인하였다. 또한, 다중벽탄소나노튜브의 함량이 증가할수록 순수 폴리카보네이트 섬유에 비해 열안정성이 우수하였으며, 표면저항기 측정결과 3 wt%와 5 wt%에서 109.1~109.5 ${\Omega}$의 대전방지효과를 기대할 수 있는 전기적 특성을 확인하였다. 또한 PC/mMWNT를 이용하여 제조된 멀티필라멘트 섬유는 SEM을 분석결과 직경 $60{\sim}100{\mu}m$, 길이 4~5 cm의 멀티필라멘트(Multi-Filament yarn)가 제조되었음을 확인하였다.
  11. Teng, Dayong;Shin, Young Hwan;Kwon, Younghwan 421
    PDF KSCI
    본 연구에서는 다양한 조성의 다중벽 탄소 나노튜브/폴리스티렌 복합체들을 유화제를 이용한 용액공정을 이용하여 제조하였다. 이때, 분자량이 다른 3종의 폴리스티렌(PS-1 : ${\bar{M}}_n$ = 101500 g/mole, PS-2 : ${\bar{M}}_n$ = 89900 g/mole, PS-3 : ${\bar{M}}_n$ = 85000 g/mole)을 사용하였다. 복합체에서 매트릭스로 사용된 폴리스티렌의 임계흐름온도($T_{cf}{\sim}195^{\circ}C$) 이상과 이하인 $210^{\circ}C$ 및 $180^{\circ}C$에서의 열적 거동을 동적 유변측정기를 이용하여 측정하였다. 복합체의 저장 탄성율, 손실탄성율 및 용융점도는 복합체내에서 다중벽 탄소 나노튜브 함량이 증가함에 따라 증가하였으며, 용융점도의 경우에는 다중벽 탄소 나노튜브 함량이 2 wt%에서 5 wt% 사이에서 가장 큰 증가가 관찰되었다. $210^{\circ}C$의 유변특성 거동에 의하면, 특정 다중벽 탄소 나노튜브 함량에서 복합체의 점성 특성이 탄성특성으로 전이되는 현상이 관찰되었으며, 이때 다중벽 탄소 나노튜브 함량은 MWCNT/PS-1, MWCNT/PS-2 및 MWCNT/PS-3 조성에 대해 각각 3.5 wt%, 3.2 wt 및 3.0 wt%를 나타내었다.
  12. Kang, Sungkoo;Cho, Ilsung;Kim, Sangbum 427
    PDF KSCI
    해수 하에서 경시변화에 따른 경질 폴리우레탄 폼의 물성변화를 알아보기 위해 이소시아네이트 인덱스를 변화시키며 경질 폴리우레탄 폼(PUF)을 합성하였다. 해수 하에서 이소시아네이트의 인덱스가 90, 100, 130, 150으로 증가함에 따라 PUF의 인장강도는 각각 10%, 3%, 7%, 4%씩 감소하였고, 압축강도는 각각 7%, 6%, 5%, 4%씩 감소하였다. PUF의 물성저하를 규명하기 위해 PUF의 기공을 확인한 결과 기공의 변화는 없었다. 해수 하에서 PUF의 유리전이온도($T_g$), 인장 모듈러스는 증가하였는데 적외선 스펙트럼 분석결과 우레아, 알로파네이트, 바이우렛이 증가하는 것을 알 수 있었다. 해수 하에서 PUF는 가교도 증가하고 이로 인해 폼이 brittle하게 형성되어 $T_g$의 증가에도 불구하고 기계적 물성이 저하된 것으로 사료된다. 해수 하에서 PUF의 물성변화를 고찰하기 위해 만능시험기, 시차 주사 열량계, 주사 전자 현미경, 적외선 분광계를 이용하였다.
  13. Hong, Bum-eui;Lee, Jong-min;Park, Yeung-ho 432
    PDF KSCI
    Ru/C 촉매를 이용한 p-toluidine (TLD) 선택적 수소화 반응의 특성을 파악하기 위하여 반응 온도, 수소 압력, 촉매량, 반응용매 및 알카리 첨가제와 같은 공정변수들을 변화시켜가면서 반응속도와 생성물 분포에 미치는 영향을 조사하였다. TLD 수소화 반응에서 4-methylcyclohexylamine (MCHA)이 주된 생성물로 얻어졌으며 부반응물로는 bis(4-methyl cyclohexyl) amine (BMCHA)이 주로 생성되었다. MCHA는 온도와 압력의 증가에 따라 감소하였지만, 촉매량에 따라서는 증가함을 나타내었다. 용매의 변화에서는 isopropanol (IPA)에서 가장 좋은 선택도를 나타내었다. 이로부터 TLD 선택적 수소화에 대한 반응 기구를 제시하였다. 알카리염의 첨가는 BMCHA의 생성률을 낮게 하여 MCHA로의 선택도를 증가시켰으며 반응속도 또한 증가시켜주는 효과를 나타내었다.
  14. Lee, Seung-Bum;Hong, In-Kwon 439
    PDF KSCI
    폐각 원료를 수증기 활성화 공정을 거쳐 다공성 흡착제로 제조하여 흡착성능을 평가하였다. 세척 파쇄한 폐각원료를 $600{\sim}1000^{\circ}C$로 탄화시킨 후 $700{\sim}800^{\circ}C$의 회전로에 주입하는 수증기 활성화법에 의해 활성화공정을 수행하였다. 다양한 조건으로 제조된 폐각흡착제 중 $1000^{\circ}C$로 탄화시켜 제조된 흡착제가 다른 공정으로 제조된 흡착제에 비해 흡착능이 높게 나타났다. 또한 기상흡착과 액상흡착실험을 통해 흡착제로서의 활용가능성을 확인한 결과 기상흡착의 경우에는 기존 흡착제에 비해 현저히 떨어진 성능을 나타내었으며, 액상흡착의 경우에는 흡착질로 benzene을 선정한 경우 다른 상용 흡착제와 비교하여 거의 유사한 흡착특성을 나타내어 흡착제로서의 활용가능성을 확인할 수 있었다.
  15. Kim, Ki-Joong;Ahn, Ho-Geun 445
    PDF KSCI
    마이크로파를 이용하여 휘발성유기화합물(VOCs; Volatile Organic Compounds)로 오염된 활성탄을 재생하기 위하여, 절연물질로서 활석(Talc)과 Ni-Zn ferrite를 각각 활성탄에 코팅하여 벤젠의 흡착 및 탈착 특성을 조사하였다. 절연물질이 코팅된 활성탄의 물리적 특성 및 표면상태는 질소가스 흡착장치와 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 각각 확인하였다. 비표면적과 벤젠에 대한 흡착량은 비례관계를 보였고, 활성탄에 활석이나 Ni-Zn ferrite를 코팅하면 마이크로파에 의한 불꽃방전을 억제할 수 있었다. 활성탄에 절연물질을 코팅하기 위해 사용한 바인더는 PS (potassium silicate)가 벤젠에 대한 흡착성능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 마이크로파 출력에 따른 탈착량은 출력에 비례하는 경향을 보였고, 연속되는 흡착과 탈착과정이 5회 반복되더라도 재현성이 충분히 나타났다. 결과적으로 VOCs로 오염된 폐활성탄의 재생방법으로서, PS를 바인더로 사용하여 활석이나 Ni-Zn ferrite를 활성탄에 코팅하여 마이크로파로 탈착시키면 효과적임을 알 수 있었다.
  16. Lee, Chae Young;Moon, Nam Gu;Chung, Jin Suk;Shin, Eun Woo 452
    PDF KSCI
    메조포러스 실리케이트 물질은 넓은 비표면적과 규칙적인 나노 기공구조를 가지고 있어 흡착제로 활용도가 높다. 본 연구에서는 대표적인 메조포러스 실리케이트인 MCM-41, SBA-15을 흡착제로 활용하여 휘발성 유기화합물의 하나인 벤젠의 기상 흡착 실험을 수행하였다. 벤젠의 파과곡선(Breakthrough curves)을 통하여 각 물질의 벤젠 흡착량을 비교한 결과, 본 실험의 조건에서는 기공구조가 큰 SBA-15이 더 높은 벤젠 흡착량을 보여주었다. 특히 다른 분자체 물질인 제올라이트 X보다도 약 2.7배 높은 흡착력을 보여주었다. SBA-15를 이용하여 흡착온도와 벤젠 주입속도를 달리하며 벤젠 기상 흡착을 수행한 결과, 온도가 증가할수록 벤젠의 흡착량은 급속히 감소하였다. 이러한 결과는 SBA-15에 흡착하는 벤젠의 결합이 약하다는 것을 보여준다.