• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제61권3호
• /
• pp.446-455
• /
• 2023

공기부양반응기(airlift reactor) 내의 액체순환속도(liquid circulation velocity)를 예측하기 위한 수학적 모형이 유체순환고리(fluid circulation loop)에 대한 기계적 에너지 수지를 기초로 개발되었다. 그 모형은 90° 방향전환으로 인한 에너지 손실과 반응기의 각 부위에서의 마찰로 인한 에너지 손실 그리고 단면적의 변화로 인한 에너지 손실을 모두 고려하였다. 마찰과 방향전환 그리고 단면적 변화에 의한 손실계수를 각각 고려한 모형이 집중매개변수(lumped parameter)를 사용한 기존의 모형보다 액체순환속도를 더 잘 예측할 수 있었다. 순환액체속도는 추적자펄스방법(tracer pulse method)으로 측정하였다. 개발된 모형은 상하부에 연결관(connecting pipe)을 갖는 외부순환 공기부양반응기에서 얻은 본 연구의 실험 결과의 대부분은 물론이고 다양한 형태의 공기부양반응기에서 얻어진 다른 연구자들의 결과도 ±20%이내의 오차로 잘 예측할 수 있었다. 외부 및 내부순환 공기부양반응기에서 순환유체의 90° 방향전환과 관련된 손실계수에 대한 유용한 실험식을 구하여 액체순환속도를 예측하는 데 사용하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.59-67
• /
• 2014

이 연구는 중금속 오염물질의 효과적인 정화를 위하여 배수재에 흡착가능한 오염물질의 양을 평가하는 것이고 배수재의 오염 물질 흡착능은 배수재 필터에 도포된 반응물질의 오염물질 흡착시험을 수행하고, 등온흡착모델과 비교하여 평가하였다. 시험에서 사용한 반응물질은 천연 제올라이트이고, 오염물질은 구리, 납, 카드뮴이다. 오염물질별로 초기농도 변화에 따른 흡착량을 Freundlich와 Langmuir흡착등온모델과 비교하였다. 배수재 표면에 도포된 반응물질 성분분석결과 Si, Al, O의 성분이 각각 약 28%, 11%, 48% 포함되어 있어 배수재 표면에 도포된 물질이 중금속(Cu, Pb, Cd) 오염물질 흡착을 위한 반응물질인 제올라이트의 성분으로 나타났다. 반응물질인 제올라이트의 중금속 흡착반응속도는 납, 구리, 카드뮴의 순으로 나타났다. 흡착물질의 성능평가 중 중요한 요소가 반응속도이고, 최대흡착량과 반응속도의 관계에서 제올라이트를 반응물질로 사용할 경우, 지반내 복합중금속의 제거 순서를 결정하는 설계 요소로 활용할 수 있다. 즉, 납은 구리에 비해 최대흡착량은 작지만 상대적으로 반응속도가 빠르므로 1차적으로 제거가 가능하며, 납의 제거 후 구리의 제거가 가능하다. 카드뮴의 경우 다른 중금속의 제거 후 마지막으로 제거가 가능한 것으로 분석되었다.

• 에너지공학
• /
• 제12권3호
• /
• pp.231-240
• /
• 2003

국내 발전용으로 수입되는 5개 석탄 촤의 이산화탄소 가스화 반응성을 전압력 0.5∼2.0 MPa, 반응온도 850∼100$0^{\circ}C$의 범위에서 가압열중량분석기를 사용하여 고찰하였다. 석탄 등급, 촤의 초기 물성, 그리고 압력이 반응속도에 미치는 영향을 평가하였다. 낮은 등급의 석탄 촤의 반응성이 높은 등급의 석탄 촤보다 좋았으며 이는 촤의 기공구조와 반응 표면적의 항으로 설명되었다. 기공특성 데이터중 대/중간 기공이 반응성에 미치는 영향이 켰으며 이는 반응가스가 촤 표면적으로 확산하는 통로를 제공하기 때문인 것으로 보인다. $CO_2$ 분압 0.18∼0.495 MPa 범위에서 촤의 반응속도는 분압에 비례하였으며 반응 차수는 약 0.4∼0.7의 범위에 있었다. 반응속도에 대한 전압력의 영향은 작은 것으로 나타났으며 미반응핵 모델에 근거한 5개 촤의 반응성 지수를 구하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제47권6호
• /
• pp.683-687
• /
• 2009

본 연구에서는 촉매 존재 하에서 에틸렌글리콜(EG)를 이용하여 글리콜리시스를 통해 PET(Poly ethylene terephthalate)을 해중합하여 BHET(bis-hydroxyethyl terephthalate)를 얻기 위한 방법에 대하여 연구하였다. 촉매는 zinc acetate가 사용되었고, 생성물은 high performance liquid chromatography(HPLC)으로 분석하였다. 반응 시간, 반응 온도, EG양과 같은 조건들의 영향을 알아보았으며, 반응 속도식을 구하였다. 그 결과 반응 온도와 반응 시간이 증가함에 따라 BHET의 수율과 해중합 속도는 증가하였지만, 너무 높은 반응 온도 $250^{\circ}C$에서는 BHET가 중합반응을 일으켜 $230^{\circ}C$ 보다 수율이 낮게 나타났다. 1차 반응속도 모델을 가정하여 반응 활성화에너지를 구하였다. 얻어진 활성화 에너지는 $210^{\circ}C$ 이상과 $210^{\circ}C$ 이하에서 각각 37.8, 149.6 kJ/mol이었다. 이는 이 반응이 다단 연속 반응임을 보여준다. BHET의 최대 수율은 반응 온도 $230^{\circ}C$, 반응 시간 6시간 그리고, EG/PET의 비율이 4일 때 가장 높은 71%의 수율을 나타내었다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제9권3호
• /
• pp.324-331
• /
• 2013

강바닥판 교면포장의 고정하중 감소와 내구성 확보를 위해 사용되는 에폭시 아스팔트 콘크리트는 2액 반응형 재료로서 온도와 시간에 따라 강도가 발현되는 특징을 갖는다. 교통개방과 공정계획 수립을 위해서는 에폭시 아스팔트 콘크리트의 강도를 정확하게 예측할 수 있어야 하며 이를 위해 에폭시 아스팔트 콘크리트의 교통개방 시점 예측 모델을 개발하였다. 현장 시공 사례에 적용 하였을 때 기존 화학반응속도론에 기초한 모델의 R2가 0.806이었으나 비선형 커브피팅을 통해 개발한 예측모델은 R2가 0.943로 보다 높은 예측 정확도를 나타내었다. 포장체의 온도데이터가 보다 많을 경우에는 예측모델과 실측값의 차이를 더 줄일 수 있었다.

• 에너지공학
• /
• 제1권1호
• /
• pp.76-86
• /
• 1992

현존하는 미분탄 연소로의 난류 유동장 및 반응을 해석하는 3차원 모델을 제안하였다. 미분탄 불균일 반응, 휘발, 복사 및 서로 다른 방향에서 유입되는 1차 공기와 2차 공기의 혼합, 열 손실 등의 연소로 내에서 일어날 수 있는 제반 현상을 종합적으로 고려하여 비선형 미분 방정식을 세우고 유한 미분법을 적용하여 연소 현상을 묘사하였다. 본 연구에서 제안한 모델을 이용하여 연소로 내에서의 미분탄 연소 거동을 예측하고 연소 효율에 중요한 영향을 미치는 1차 공기와 2차 공기의 주입 속도와 석탄입자크기가 연소 거동에 미치는 영향을 살펴보았다.

• 공업화학
• /
• 제9권7호
• /
• pp.1079-1084
• /
• 1998

우레탄 생성반응의 동역학을 조사하기 위해 지방족 이소시아네이트인 4,4'-dihexyl methane diisocyanate($H_{12}MDI$)와 1 관능기 알코올인 n-hexanol간의 반응을 실험적 측정과 수학적 모델링을 통해 연구하였다. 실험은 dibutyltin dilaurate(DBTDL)을 촉매로, 톨루엔을 용매로 온도, 촉매농도, [NCO]/[OH] 비 등을 변화시키면서 실시하였고, 반응동역학은 NCO기와 OH기의 반응에 의한 우레탄 생성반응 및 NCO기와 우레탄간의 반응에 의한 allophanate 생성반응 등 2가지 2차반응식으로 모사하였다. 반응속도상수는 Runge-Kutta 4th order 방법에 의한 전산모사방법으로 계산하였다. 대부분의 조건에서 실험치와 계산치가 잘 일치하여 본 연구에서 제안하는 반응 모델과 속도상수 계산방법이 적절함을 알 수 있었다. 또한 NCO기 90% 전환율에서 allophante/urethane의 비를 계산하였는데 대부분의 조건에서 20% 이상의 높은 값이 얻어져 allophanate 생성반응이 우레탄 물성에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국식품과학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.178-184
• /
• 1993

식품의 품질변화에 미치는 온도의 영향을 분석하기 위한 kinetic parameters를 추정하는데 있어서 표준온도 상당시간이 유효함을 밝히기 위하여 비효소적 갈색반응 액체 모델 및 식품시스템을 직선적으로 온도를 증가시키는 조건$(6^{\circ}\;/h)$에서 반응시켰다. 표준온도 상당시간은 $t_E=-{\exp}[-(E_a/R)\;(1/T-1/T_{ref})]$로 정의되며, 임의의 온도 T에서 1일 동안에 일어난 품질변화는 표준온도 $T_{ref}$에서 몇일 동안에 일어난 변화에 상당하는가를 의미한다. 이와 같이 정의되는 표준온도 상당시간을 이용하여 glucose-lysine모델, 여러종류의 아미노산과 당의 액체모델 및 액체 음료 식품시스템의 실험자료로부터 비선형 최소자승법으로 kinetic parameter, n, $k_{ref}$ 및 $E_a$를 추정하였다. Glucose와 lysine의 손실속도는 1차 반응, 갈색물질 형성속도는 0차 반응이었다. 추정한 kinetic parameters를 이용하여 computer simulation한 결과 실험값과의 상관계수가 0.96 이상으로 잘 일치하여 $t_E$를 이용한 1단계 비선형 최소자승법으로 kinetic parameters를 효율적으로 정확히 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 산업식품공학
• /
• 제15권3호
• /
• pp.214-220
• /
• 2011

중고압 하에서 $\beta$-glucosidase효소반응을 물리화학적 관점에서 연구하였다. 모델 기질 (p-nitrophenyl-${\beta}$-D-glucopyranoside)에 대한 $\beta$-glucosidase 효소의 작용에 대한 압력 효과를 실험 하였다. 즉, 압력 조건(25MPa, 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa)과 시간 (10분, 60분, 1시간, 6시간, 24시간, 40시간)의 처리 조건에서 효소 활성도를 분광학적인 표준방법에 따라 측정하였다. 효소-기질 반응의 단계를 크게 kinetic 구간과 평형 구간으로 구분하여 물리화학적 모델을 적용하여, 정 역반응속도 상수, 평형상수, 압력에 의한 부피 감소 등을 산출하였다. 대기압에서 100MPa까지 압력이 증가할수록 효소-기질 반응의 생성물이 더 많이 형성되었으며 전형적인 kinetic 구간과 평형 구간이 나타났다. 압력, 시간, 생성물농도 등의 데이터로부터 kinetic 구간과 평형에서의 생성물 예측 모델을 완성하였다. 결론적으로 중고압 처리에 의하여 효소-기질 반응이 촉진됨을 알 수 있었고, 임의의 압력 및 시간 조건에 따른 생성물의 농도를 예측할 수 있게 되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권1호
• /
• pp.200-204
• /
• 2008

비대칭성 고리형 지방족 아민 경화제를 이용한 diglycidyl ether of bisphenol F(DGEBF) 계열의 에폭시의 경화 반응을 등온 및 동적 경화 실험을 통하여 분석하였다. 등온 부분경화 실험 및 동적 경화반응을 통하여 아민 경화제의 비대칭성으로 인해 경화 반응이 저온부 및 고온부분의 두 가지 반응으로 구성되어 있다는 것을 확인하였고, 따라서 경화도가 0.6 이상인 영역에서는 등온경화반응 모델식을 이용하여 실험값을 예측하기는 어렵다는 것을 확인하였다. 승온 속도를 여러 가지로 변화시키며 동적 경화반응을 분석하여 저온부 및 고온부 각각의 반응에 대한 활성화에너지 및 속도상수를 알아보았고, 경화 초기에는 저온부의 반응이 주가 되는 것을 확인하였다.