• 제목/요약/키워드: 동시 및 단계반응

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화학공정 최적화-반응 분리 동시 공정

  • 한명완
    • 제어로봇시스템학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.13-16
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    • 2004
  • 화학산업계에서 원료는 여러 단계의 화학 공정을 거쳐서 우리가 원하는 제품으로 만들어지게 된다. 이들 공정들은 크게 반응 공정과 분리 공정으로 나뉘어질 수 있으며 대부분 반응이 이루어진 후 분리를 행하는 방식으로 공정이 구성되어 왔다. 또한 많은 경우에 전체적인 수율을 증가시키기 위하여 미반응물 혹은 중간체를 다시 재 순환시키게 된다. 화학공정구조를 최적화하는 방법으로서. 반응과 분리가 하나의 공정에서 동시에 이루어지는 반응-분리 동시 공정은 종종 화학공정의 투자 및 조업비용을 현격히 줄인 수 있는 기회를 제공한다.(중략)

CIGS 박막 반응메카니즘 및 생성공정의 이해

  • 김우경
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.24-24
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    • 2010
  • Chalcopyrite $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 화합물 반도체는 고효율 박막태양전지의 광 흡수층으로 사용되는 물질 중 가장 우수한 효율 (19.9%, NREL 2008)을 보유하고 있다. CIGS는 직접천이형 에너지밴드갭 (direct bandgap)을 가지고 있고, 광흡수계수가 $1{\times}10^5\;cm^{-1}$로서 반도체 중 서 가장 흡수율이 높은 재료에 속하여 두께 $1{\sim}2\;{\mu}m$의 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하고, 또한 장기적으로 전기광학적 안정성이 매우 우수한 특성을 지니고 있다. 현재 고효율 CIGS 셀생성을 위해 널리 사용되고 있는 CIGS 흡수층 성장공정은 "co-evaporation(동시증발법)"과 2-step 공정이라 불리는 "sputter-selenization(스퍼터-셀렌화)" 방법이다. 동시증발법은 개별원소 Cu, In, Ga, Se 들을 고진공 분위기에서 고온 ($550{\sim}600^{\circ}C$)기판위에 증착하는 방법으로 소면적에서 가장 좋은 효율(~20%)을 보이는 공정이다. 하지만, 고온, 고진공 공정조건과 대면적 증착시 온도 및 조성 불균일 등의 문제점 등으로 상용화에 어려움이 있다. 스퍼터-셀렌화 공정은 1단계에서 스퍼터링 방식으로 CuGaIn 전구체를 증착하고, 2단계에서 고온($550{\sim}600^{\circ}C$)하에 $H_2Se$ 혹은 Se vapor와 반응시켜 CIGS를 생성한다. 일본의 Showa Shell와 Honda Soltec 등에 의해 이미 상업화 되었듯이, 저비용 대면적으로 상업화 가능성이 높은 공정으로 평가되고 있다. 하지만, 2단계에서 사용되는 $H_2Se$ 및 Se vapor의 유독성, 기상 Se과 금속전구체 간의 느린 셀렌화 반응속도, 셀렌화반응 후 생성된 CIGS 박막 두께방향으로의 Ga 불균일분포, 생성된 CIGS/Mo 계면 접착력 저하등의 문제점들이 해결되어야만 상업화에 성공할 수 있을 것이다. 본 Tutorial에서는 CIGS 물질의 열역학 상평형과 반응메카니즘에 대해 설명하고, 다양한 생성 공정들을 소개할 것이다.

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Se-coated Cu-Ga-In 금속전구체 셀렌화 반응메카니즘 연구

  • 김우경;구자석;박현욱
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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    • pp.47.2-47.2
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    • 2011
  • 광전환 효율 20% (AM1.5G) 이상의 고효율 화합물 박막태양전지의 광흡수층으로 많은 관심을 받고 있는 $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 태양전지의 광흡수층은 다양한 공정에 의해 제조가 가능하다. 현재 고효율 CIGS 셀 생성을 위해 널리 사용되고 있는 CIGS 흡수층 성장공정은 "co-evaporation (동시증발법)"과 2-step 공정이라 불리는 "precursorselenization(전구체-셀렌화)" 방법이다. 동시증발법은 개별원소 Cu, In, Ga, Se들을 고진공 분위기에서 고온(550~600$^{\circ}C$) 기판위에 증착하는 방법으로 소면적에서 가장 좋은 효율(~20%)을 보이는 공정이다. 하지만, 고온, 고진공 공정조건과 대면적 증착시 온도 및 조성 불균일 등의 문제점 등으로 상용화에 어려움이 있다. 전구체-셀렌화 공정은 1단계에서 다양한 방식(예: 스퍼터링, 전기도금, 프린팅 등) 방식으로 CuGaIn 전구체를 증착하고, 2단계에서 고온(550~600$^{\circ}C$)하에 H2Se gas 혹은 Se vapor와 반응시켜 CIGS를 생성한다. 일본의 Showa Shell와 Honda Soltec 등에 의해 이미 상업화 되었듯이, 저비용 대면적으로 상업화 가능성이 높은 공정으로 평가되고 있다. 하지만, 2단계에서 사용되는 H2Se 및 Se vapor의 유독성, 기상 Se과 금속전구체 간의 느린 셀렌화 반응속도, 셀렌화반응 후 생성된 CIGS 박막 두께방향으로의 Ga 불균일 분포, 생성된 CIGS/Mo 계면 접착력 저하 등의 문제점들이 개선, 해결되어야만 상업화에 성공할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 Se layer가 코팅된 금속전구체의 셀렌화 반응메카니즘을 in-situ high-temperature XRD를 이용하여 연구하였다. 금속전구체는 스퍼터링, 스프레이 등 다양한 방법으로 제조되었고, 반응메카니즘 연구결과를 바탕으로 Se 코팅된 금속전구체를 이용한 급속열처리 공정의 최적화를 시도하였다.

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IT 시대 콘크리트 구조물의 구조해석 및 설계 기법 (Structural Analysis and Design method of Concrete in the IT Era)

  • 김종우;문정호
    • 콘크리트학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.18-23
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    • 2002
  • 구조재료로써 콘크리트의 물리적 특성은 강재와는 달리 시간 의존적이라고 할 수 있다. 즉, 타설 후 재령이 경과함에 따라 압축강도와 탄성계수가 증가함은 물론, 콘크리트 내의 수분이 대기 상태로 증발하면서 부재가 수축하는 건조수축 및 외력의 증감없이 변형률이 증가하는 크리프 특성 등을 가지고 있다. 또한, 콘크리트는 시멘트의 수화반응에 의해 시공초기에 재료의 온도가 급격히 상승하는 발열특성도 동시에 가지고 있다. 이러한 특성들은 구조물의 설계시 무시할 수 없으며, 각 시공단계 및 완성단계의 구조물의 응력에 커다란 영향을 미치게 된다.(중략)

차세대 연료전지 기술 국가기술지도 [NTRM]

  • 한종희;임태훈
    • 한국에너지공학회:학술대회논문집
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    • 한국에너지공학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.121-139
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    • 2003
  • 기술분석, 기술적 극복과제 도출 및 해결방안, 경제성 분석(환경 cost 고려), 단계별 개발목표의 정량화, 목표달성 방안(추진 시나리오), 기술의 정의 : 연료의 화학에너지를 전기화학반응에 의해 전기에너지로 직접 변환하는 발전 장치로서, 기존의 발전 기술보다 높은 발전효율로 그리고 공해물질 배출은 줄이면서 전기와 열을 동시에 생산하는 기술(중략)

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R2NH/R2NH2+-20 mol% DMSO(aq)의 조건에서 2,4-dinitrophenyl 5-substituted-2-furoates의 아실 이동반응에 대한 반응속도론적 연구. 반응 메커니즘에 미치는 비이탈기와 이탈기의 효과 (A Kinetic Study on the Nucleophilic Substitution Reaction of 2,4-dinitrophenyl 5-substituted-2-furoates Under R2NH/R2NH2+ in 20 mol% DMSO(aq). Effects of Nonleaving Group and Leaving Group on the Reaction Mechanism)

  • 변상용;백규철;한만소;조봉래
    • 대한화학회지
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    • 제67권3호
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    • pp.191-198
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    • 2023
  • 본 연구에서는 2,4-dinitrophenyl-5-substituted-2-furoates (1a-d)와 R2NH/R2NH2+-20 mol%DMSO(aq)의 아실 이동 반응을 반응속도론적으로 연구하였다. 이 반응은 이차반응이고, pKa0 = 9.5, β1= 0.23-0.35 및 β2 = 0.88-0.99의 결과와 함께 아래 방향으로 굽은 Brönsted plots이 관측되었다. k1값은 5-furyl 치환기의 전자끄는 능력이 증가하고 친핵체의 친핵성도가 커질수록 증가하였다. 반면, k2/k-1 값 비율은 5-furyl 치환기에 관계없이 거의 일정하였다. 실험결과로 부터 반응은 속도결정단계가 변하는 단계반응 메커니즘으로 진행됨을 제안하였다.

수성가스전환반응 페로브스카이트구조 촉매 반응속도 연구 (Kinetic study of perovskite catalyst for water-gas shift reaction)

  • 전승현;배중면;임성광;김기현
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.77.2-77.2
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    • 2010
  • 일산화탄소를 수소로 변환하는 수성가스전환반응(WGSR)은 수소 생산, 연료개질 시스템뿐만 아니라 암모니아 제조, 제철소 제련과정등 일선 산업현장에서 널리 활용되고 있다. 상용공정에서의 WGS반응은 두 단계의 반응기(HTS/LTS)에서 각각 Fe/Cr, Cu/Zn기반 촉매를 사용하여 이루어진다. 하지만 이러한 촉매들은 공기중 자연발화성이 있고 사용전 환원과정이 필요하다. 또한 최근에 많은 연구가 진행되고 있는 귀금속 담지 촉매는 기존 촉매의 단점을 극복하고 활성이 높은 장점이 있다. 이에 본 연구에서 제시한 페로브스카이트 촉매는 상용 촉매, 귀금속 담지촉매 시스템과의 비교를 위하여 제작된 촉매를 사용한 반응시스템과 기존 상용촉매를 사용한 반응시스템을 비교하여 개발 촉매의 성능 수준을 검토하였다. 이러한 결과 페로브스카이트 구조 촉매는 상용촉매의 공정상의 단점과 귀금속 담지촉매의 가격적인 측면에서의 단점을 동시에 극복한 촉매로서 성능 및 메탄화반응 억제 측면에서 우수성을 보유하고 있다는 것을 증명하였다. 이러한 페로브스카이트 구조 촉매의 반응특성을 규명하기 위해 문헌조사해본 결과 기존 수성가스전환반응에서 쓰이는 촉매들의 반응매카니즘은 대표적으로 formate와 redox 반응 두가지가 있었다. 페로스브스카이트 구조 촉매는 그 구조와 귀금속 함량, 활성 등 성능측면에서 귀금속 촉매와 상당히 유사한 측면이 있기 때문에 귀금속 담지 촉매의 반응속도식을 기본으로 하여 실험결과와 일치시켜 페로브스카이트구조 촉매에 맞는 반응속도식을 제시하고 이를 통한 반응파라미터 값을 도출하였다.

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히드록실아민과 히드라진 처리에 의한 폴리아크릴로니트릴 필름의 개질 (Modification of Polyacrylonitrile Films by Hydroxylamine and Hydrazine Treatment)

  • 박희정;김영호
    • 폴리머
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    • 제39권3호
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    • pp.394-402
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    • 2015
  • 폴리아크릴로니트릴(PAN) 필름에 히드록실아민(HA)을 반응시켜 히드록시기와 아민기를 생성시키고, 히드라진으로 처리하여 가교결합을 도입시키는 방법을 검토하였다. HA와 히드라진을 각각 처리하거나 2단계 또는 동시 처리하여 개질시킨 PAN 시료들의 반응도, 물 및 N,N'-디메틸포름아미드(DMF) 팽윤도, FTIR 스펙트럼, 원소함량, 열분석 결과들을 분석하여 효율적으로 기능기와 가교결합을 도입시키는 방법을 제시하였다. PAN 필름은 HA와의 반응에 의해 기능기가 도입되고 친수성이 향상되지만 형태안정성이 감소하며, 히드라진 처리에 의해 DMF 팽윤도가 감소한다. 히드라진 및 HA를 2단계로 처리하면 형태안정성은 향상되지만 기능기 도입이 어려워지고, 히드라진과 HA를 동시에 처리하면 형태안정성과 친수성을 효율적으로 향상시킬 수 있다.

소비자 공감반응의 연속성에 관한 연구 -소비자 공감반응은 자기 공감적으로 확장할 수 있는가?- (An Exploratory Study on the Continuity of Consumer Empathy Response -Can Consumer Empathy Response expand on a Self-empathetic basis?-)

  • 옥정원
    • 경영과정보연구
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    • 제39권1호
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    • pp.75-91
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    • 2020
  • 본 연구는 소비자 공감반응의 여러 가지 측면에 대한 이론적 근거를 바탕으로 소비자 스스로가 자기 공감화하는 과정으로 확장할 수 있는지에 대한 문제제기와 함께 탐색적 차원에서 심층면접을 적용하여 확인하고자 하였다. 소비자 공감과 관련된 대부분의 연구들은 공감이론을 바탕으로 소비자 공감의 반응적 차원을 이성적, 감성적 차원으로 구분을 하고 있으며, 현재의 관점에서 제시되는 자극에 국한하여 소비자가 지각하는 공감적 반응을 살펴보고 있다는 특징이 있다. 하지만 본 연구에서는 여기서 한 단계 더 나아가 소비자 스스로가 해당 콘텐츠에 대하여 재생산 및 재개발 과정의 창조적 거리를 형성하는 자기공감화의 과정으로 나아감으로써 궁극적으로 자아성찰 단계로 나아갈 수 있음을 확인하고자 하였다. 심층면접을 통한 탐색적 연구결과, 특정 마케팅 자극에 대한 소비자의 공감적 반응은 선행연구들이 강조하고 있는 차원과 함께 보다 창조적이고 자기공감적 차원에서도 존재하고 있음이 간접적으로 확인되었다. 이러한 연구결과를 바탕으로 본 연구에서는 소비자 공감적 반응은 단순히 하나의 단일차원을 넘어 다차원적 구조를 형성함과 동시에 공감적 자기화의 확장적 구조로 나아갈 수 있음을 확인할 수 있었다. 이는 소비자의 공감적 반응이 특정 차원으로 설명되기보다는 공감적 반응의 연속성 측면에서 총체적으로 파악해야 함을 시사한다. 본 연구가 탐색적인 성격의 초기 연구로서 의의를 가지지만 여러 가지 내용적 타당성의 보완 및 연구방법의 정교화는 후속연구를 통하여 보완을 해야 할 것으로 사료된다. 본 연구를 통하여 소비자 공감의 반응이 타인공감을 넘어 창조적 차원의 자기공감으로 확장될 수 있다는 이해의 폭이 확장됨과 동시에, 향후 이와 관련된 많은 후속 연구들이 파생될 것으로 기대된다.

고정화 효소를 이용한 Canola oil의 바이오디젤 전환 (Biodiesel Production from Canola oil Using the Immobilized Enzyme)

  • 장명귀;김덕근;이진석;박순철;김승욱
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.251.1-251.1
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    • 2010
  • 바이오디젤은 동식물성 기름과 메탄올의 트랜스에스테르화 반응에 의해 생산되는 지방산메틸에스테르(FAME, fatty acid methyl esters)로서, 트랜스에스테르화 공정에는 KOH, NaOH, $NaOCH_3$등의 균질계 화학촉매를 이용한 방법, 무촉매 공정인 초임계 메탄올 이용 방법, 그리고 효소촉매를 이용한 방법이 있다. 초임계 공정은 에너지 소비와 장치비가 커서 경제성이 떨어지는 것으로 보고되며 화학촉매 공정은 반응 효율이 높다는 장점을 가지고 있지만, 반응 및 정제단계가 복잡하고 정제과정에 폐수를 발생시키는 문제점을 가지고 있다. 고정화 효소를 사용하는 효소 공정은 에너지 비용의 절감, 후 처리 공정의 단순화, 고 순도의 글리세롤을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 반응 속도가 느리고 효소 가격이 비싸다는 단점이 있어 현재까지 상업화되지 못하고 있다. 반응속도가 높고 재사용이 가능한 효소 촉매 공정 개발을 위해 본 연구에서는 Candida rugosa, Rizhopus oryzae 2종을 실리카에 동시 고정화하였다. 고정화 Lipase의 제조는 실리카겔을 과산화수소를 이용하여 전처리를 하고 Acetone과 3-APTES의 혼합용액을 첨가한 후 실리카겔과 (silanization)을 진행 하였다. 그리고 glutaraldehyde를 첨가 하여 공유 결합을 형성 한 후에 증류수를 사용하여 실리카겔을 회수하여 lipase(Rizhopus oryzae, Candida rugosa 10% 용액)를 고정화 하였다. 고정화 효소의 효소 활성을 측정한 결과 3000-3500 Unit(${\mu}mol/g{\cdot}min$)으로 측정되었다. 제조된 고정화 효소를 이용하여 Canola Oil을 바이오디젤로 전환하는 실험을 진행하였으며 생성물로부터 고정화 효소를 분리한 후에 상층의 에스테르층을 취하여 수세한 뒤 원심분리하여 FAME 함량을 측정한 결과 83%의 바이오디젤을 얻을 수 있었다. 그리고 효소 촉매 트랜스에스테르화 반응의 Enzyme, Water, Methanol 투입량의 반응 변수들에 대하여 반응표면분석법(Response Surface Methodology)을 적용하여 최적 반응조건을 도출하는 연구를 수행하였다.

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