• 제목/요약/키워드: 계산화학

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농후 연소 가스발생기의 비평형 연소 화학반응 모델링 (Modeling of Non-Equilibrium Kinetics of Fuel Rich Combustion in Gas Generator)

  • 유정민;이창진
    • 한국항공우주학회지
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    • 제34권7호
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    • pp.89-96
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    • 2006
  • 액체 로켓의 가스발생기의 연소 온도는 터빈 깃의 열 손상을 방지하기 위하여 1,000K 이하로 유지되며 이를 위하여 농후 연소 또는 산화제 과다 연소를 유지한다. 이러한 이유로 연소는 비평형 화학반응이 주로 발생하며 연소반응을 예측하기가 매우 어렵다. 한편 케로신은 여러 가지 탄화수소 연료로 이루어진 혼합연료로 화학반응 메커니즘에 대한 모델이 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 Dagaut가 개발한 207 화학종, 1592 화학반응 단계를 이용하였으며 완전혼합반응기 연소모델을 적용하여 계산하였다. 계산결과와 실험결과를 비교하여 보면 사용된 화학반응 기구가 검댕 예측을 하지 않고 있음에도 불구하고 계산 결과는 연소가스 온도 뿐 아니라 가스 물성치 등을 매우 잘 예측하고 있음을 확인하였다.

알칼리 활성 슬래그의 수화에 대한 개선된 화학양론적 모델 (Modified-stoichiometric Model for Describing Hydration of Alkali-Activated Slag)

  • 셀라무 이흐인 아베테;박솔뫼;송금일;이방연;김형기
    • 한국건설순환자원학회논문집
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    • 제9권1호
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    • pp.1-12
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    • 2021
  • 본 연구에서는 가장 대표적인 AAM 중 하나인 규산나트륨 적용 AAS의 수화물 구성에 대한 화학양론 모델을 개발하고, 이 결과를 열역학적 모델 결과와 비교하였다. 기본적으로 Chen and Brouwers(2007a)의 모델을 기반으로 하였으며, 일부 수화물에 대한 최신의 데이터베이스를 적용해 일부 개선하였다. 계산된 AAS에 대한 결과는 또한 OPC의 그것과도 비교되었다. AAS의 화학양론 모델 기반 수화물의 부피 구성비는 열역학적 모델 결과에 비해 약 최대 20% 이내에서의 차이가 발견되었으며, w/b 및 활성화제량에 의한 변화량의 추이 역시 열역학적 모델의 결과의 그것과 거의 동일하였다. 특히 고정수량과 공극비는 두 가지 모델에 의한 계산 결과가 약 10% 이내의 차이로 근접하였다. 특히 고정수량의 결과는 실험값과도 거의 동일하였다. 그러나 수화물 및 기타 공극 등 각 상들의 부피에 의해 민감하게 결정되는 값인 화학수축의 경우 열역학적 모델에 비해 화학양론적 모델의 계산결과는 실험결과와 차이가 컸다.

CFD 해석을 통한 분극곡선 계산 (Calculation of Polarization Curves using CFD Analysis)

  • 임경환;이경우
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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    • pp.75-75
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    • 2012
  • 전기도금 공정에서 분극곡선은 도금액의 전기화학적 특성을 나타낸다. 도금 실험에서는 도금액의 특성 및 실험 계획수립을 위해 필요하고, 도금 계산에서는 시뮬레이션의 경계조건으로 사용되기 때문에 분극곡선 측정은 실험 및 계산에 앞서서 수행되는 중요 과정이다. 이러한 분극곡선 측정을 실험으로 얻는 대신 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석을 통하여 계산으로 분극곡선을 얻는 방법을 시도하였고, 이 때 회전속도를 변수로 하여 유동과 분극곡선 사이의 관계를 분석하였다.

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Integral Hellmann-Feynman Approach에 의한 KNiF$_3$의 Cubic Crystal Field Splitting 10 Dq의 계산 (Calculation of the Cubic Crystal Field Splitting 10 Dq in KNiF$_3$. An Integral Hellmann-Feynman Approach)

  • 김호징;김희준
    • 대한화학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.395-405
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    • 1973
  • Integral Hellmann-Feynman formula를 사용하여 $KNiF_3$의 cubic crystal splitting 10Dq를 first principle로부터 계산하였다. Covalency parameter들과 필요한 적분치들은 Sugano와 Shulman의 계산치를 사용하였다. 계산치 7100$cm^{-1}$는 실험치 7250$cm^{-1}$와 대단히 잘 일치하였다. 고차섭동에너지 보정치는 10 Dq 자체와 같은 order of magnitude를 가지며 따라서 first principle로부터 10 Dq를 계산하는데 있어서 반드시 고려되어야 할 몫이라는 것을 발견하였다. 또한 point charge potential이 crystal field potential의 압도적인 부분을 차지하는 것을 발견하였다.

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화학반응성의 분자궤도론적 연구 (제7보). 시클로펜타디엔과 아크릴로니트릴 치환체간의 Diels-Alder 반응에 대한 SCF-IMO 연구 (Determination of Reactivities by Molecular Orbital Theory (VII). SCF-IMO Studies on the Diels-Alder Reactions between Cyclopentadiene and 2-Substituted Acrylonitriles)

  • 이익춘;최은화
    • 대한화학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.218-224
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    • 1975
  • 바닥상태에 대한 자기무당착장 상호작용 에너지 이론을 2-치환-아크릴로니트릴과 시클로펜타디엔의 Diels-Alder 반응에 적용하여 반응성과 입체 선택성을 조사하였다. 출발점으로는 $\sigma$전자와 $\pi$전자를 다 고려하는 CNDO/2 MO가 사용되었다. 1차 상호작용 에너지 계산으로 정성적인 반응성이 얻어 졌으며 활성화 에너지 값은 실측치 범위의 것이 계산되었다. 2차 상호작용 에너지 계산으로 얻은 입체 선택성은 치환기에 대하여 모두 endo 선택성을 보여주었다. 비대칭 폐환의 원인을 반응원자의 원잣가 비활성 전자밀도로서 설명하였다.

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이온교환된 Faujasite형 제올라이트의 촉매적 안정성에 대한 시차열분석 및 양자화학적 고찰; 1. Ni2+-Faujasite계 (Differential Thermal Analysis and Quantum Chemical Consideration for Catalytic Stability of Ion Exchanged Faujasite Type Zeolite 1. Ni2+-Faujasite계)

  • 김명철;김종택
    • 공업화학
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    • 제4권1호
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    • pp.75-81
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    • 1993
  • $Ni^{2+}-Faujasite$의 열화학적 안정성을 시차열분석(DTA), 열중량분석(TGA), X선 회절분석(XRD) 및 양자화학적 계산을 통해 고찰하였다. $Ni^{2+}-Faujasite$의 탈수현상은 373-773 K의 온도 구간에서 나타났다. 골격내 T자리를 표현하는 분자모델을 설정하여 전체 에너지와 Wiberg 결합차수를 CNDO/2 분자궤도법을 통해 계산하였다. 계산된 결과는 제올라이트의 결정성 감소가 골격내 Al-O결합의 약화에 직접적으로 연관되어 있음을 나타내었다.

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계산화학적 방법을 통한 β-D-glucopyranose 구조 연구 (Computational Studies of the β-D Glucopyranose Structure)

  • 양지현;김진아;이상민;안익성;민병진
    • 대한화학회지
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    • 제57권5호
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    • pp.554-559
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    • 2013
  • 본 연구에서는 ${\beta}$-D-glucopyranose 분자의 hydroxymethyl group의 두 torsion angle의 변화에 따른 포텐셜 에너지의 변화를 진공 상태와 implicit water 상태에서 연구하였으며 이를 통해 Solvation Energy가 구조에 미치는 영향에 대해서 알아보았다. 계산에 사용한 프로그램은 AMBER package였으며, force field는 GLYCAM_06을 사용하였다. Solvation model은 Hawkins, Cramer, Truhlar 등이 제안한 generalized Born model을 사용하였다. 계산 결과, methyl hydroxyl group 내의 hydroxyl group이 고리구조의 hydroxyl group과 강한 수소결합이 가능한 영역에서 많은 변화가 일어났다. 이를 통해 solvation effect로 인해서 수소 결합의 중요성이 감소했다는 결론을 내렸다.

$B_N$-결함 질화붕소 나노튜브($B_N$-BNNT)를 활용한 $CO_2$ 흡착/전환 반응에 대한 이론 계산 연구

  • 최희철;박영춘;김용현;이윤섭
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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    • pp.299.1-299.1
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    • 2013
  • 넓은 표면적을 갖는 탄소나노튜브(CNT)는 기체 분자의 흡착 성능이 기존의 다른 흡착제에 비해 우수한 것으로 알려져 있으나, CNT의 물리/화학적 성질은 튜브의 직경과 기하 구조에 의해 큰 차이를 나타내며 정제가 매우 까다롭다는 단점을 가지고 있다. CNT와 외형적으로 매우 흡사한 질화붕소 나노튜브(BNNT)의 경우, 구조와 직경에 상관없이 열적, 화학적 안정성이 우수하여 $CO_2$를 비롯한 다른 공해 물질들의 제거제나 흡착제로서 응용 가능성이 매우 높다. 본 연구진은, BN-결함을 도입한 BNNT 벽면에서의 $CO_2$ 흡착 반응과 $CO_2$를 에너지 물질인 HCOOH와 $H_2CO_3$로 전환하는 반응에 대한 양자화학 이론 계산 연구를 수행하였다. 그 결과, $CO_2$에 대한 $B_N$-BNNT 흡착 성능이 튜브의 직경에 상관없이 매우 우수하였고, $B_N$-BNNT 벽면상에 흡착된 $CO_2$가 물 분자와 반응할 경우 HCOOH와 $H_2CO_3$로의 전환반응이 효과적으로 진행되었다. 이러한 이론 계산 연구 결과는 BN-BNNT가 $CO_2$ 흡착제 및 에너지 전환 촉매로의 응용 가능성을 훌륭히 제시하고 있다.

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이성분 용액에 대한 "천이상태이론"의 적용 (Application of Transient State Theory of Significant Liquid Structure to Binary Mixtures)

  • 유지용;안운선;김각중;장세현
    • 대한화학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.26-31
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    • 1968
  • 이성분 용액에 대한 천이상태 이론의 적용 방법을 재고찰하여 이론적 보충을 하여주었으며, 이 새로운 방법에 따라서 $C_6H_{12}-CCl_4$계의 열역학적 성질들을 계산하였다. 또한 전의 방법에 따라서 계산된 $C_6H_6-C_6H_{12}$$C_6H_6-CCl_4$계의 열역학적 성질들도 재계산하였다. 이 방법에 따라서 계산된 열역학적 성질들을 측정치와 대단히 잘 맞는다.

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향상된 결합 파라미터를 도입한 순이론적 탄화수소 생성엔탈피 결정 (Hydrocarbon Enthalpies of Formation from ab initio Calculations Improved Through Bond Parameters)

  • Duchowicz, P.;Castro, E.A.
    • 대한화학회지
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    • 제43권6호
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    • pp.621-627
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    • 1999
  • 순이론적인 계산으로부터 얻은 전체 에너지로부터 탄화수소의 생성 엔탈피를 계산하는 새로운 방법을 제안하여였다. 이 방법은 결합 파라미터를 도입하여 원자의 전체 갯수에 근거를 두는 과거의 방법론을 개선한 것이다. 현 방법론의 결과는 우수하며 생성 엔탈피 계산의 평균오차는 실험 오차보다 작은 것으로 나타났다. 제안하는 방법론을 확실히 하기 위한 몇 가지 가능한 확장법도 제시하였다.

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