분별증류법을 이용하여 폐유기용제를 회수하는 과정의 평형 및 반응 속도론적인 면에 대한 기초연구를 수행하였다. 산업용 유기용제로 가장 많이 사용되고 있는 toluene과 xylene으로 인공폐용제을 제조하였다. 증류된 용제의 순도를 GC를 이용하여 검증해 본 결과 회수율은 94~98% 범위로 매우 양호하였다. 평형론적 해석을 통해 증류반응에 대한 Gibbs 자유 에너지의 변화와 표준 엔탈피 및 표준 엔트로피의 변화를 산정하였으며 toluene과 xylene의 표준 엔탈피 변화값이 각각 44.833과 47.044kJ $mol^{-1}$ 로 이들 물질의 몰증발열과 유사한 값을 나타내었다. 한편 반응 속도론적으로 해석해 본 결과 증류반응에 대한 활성화에너지는 toluene이 3.281kJ $mol^{-1}$ 로 xylene의 2.699kJ $mol^{-1}$ 보다 다소 높았으며 이는 표준 엔탈피 변화값과 비교해 볼 때 평형시에 비해 증류중 에너지 소비가 십분의 일 수준임을 파악할 수 있었다. 분별증류로 회수한 용제의 순도 역시 우수하여 회수한 폐용제가 원용제를 부분적으로 대체할 수 있는 가능성이 있음을 확인할 수 있었다.
아닐린 수용액에서의 암모늄형 양이온성 계성면활성제 (DTAB, TTAB 및 CTAB)의 미셀화에 대한 임계미셀농도(CMC)값을 UV-Vis법으로 측정하였다. 290K ~ 314K 사이에서 측정된 양이온성 계면활성제의 CMC값의 변화로부터 미셀화에 대한 Gibbs 자유에너지(${\Delta}G^0$)값을 구하고, 이 값으로부터 엔탈피(${\Delta}H^0$)와 엔트로피(${\Delta}S^0$)를 계산하고 분석하였다. 또한 n-부탄올 및 염화나트륨의 농도 변화가 미셀화에 미치는 영향을 열역학적 함수를 이용하여 비교 분석하였다. 실험한 온도 구간 및 첨가제의 농도 범위 내에서 측정된 모든 ${\Delta}G^0$ 값은 음의 값을 나타냈었으며, 엔탈피(${\Delta}H^0$) 변화값은 모두 음의 값을 그리고 엔트로피(${\Delta}S^0$) 변화값은 모두 양의 값을 나타내었다. 아닐린 수용액에서 양이온성 계면활성제의 미셀화는 자발적 발열반응이며, 열역학적 값들로부터 계산된 등구조온도에 의하면 이들 계면활성제의 미셀화는 엔탈피(${\Delta}H^0$)와 엔트로피(${\Delta}S^0$)가 거의 동일하게 기여하고 있음을 알 수 있었다.
저장온도($25^{\circ}C$, 5$^{\circ}C$, -2$0^{\circ}C$) 및 저장기간(5시간-21일) 따른 멥쌀 및 찹쌀떡(수분함량 45%)의 노화 정도를 측정 비교하기 위하여 시차주사열량기와 효소 소화법($eta$-amylase-pullulanase method)을 사용하였다. 실온($25^{\circ}C$) 및 냉동(-2$0^{\circ}C$) 저장된 떡시료는 DSC thermogram상에서 흡열곡선이 나타나지 않았으며 냉장(5$^{\circ}C$)저장된 시료에서만 나타나 노화가 냉장저장 중현저히 나타난 것으로 추정되었다 저장기간을 통하여 개시온도, 피크온도의 변화는 없었으며 엔탈피($\Delta$H)는 1일 이내에 현저히 증가하여 저장 5일까지 계속적인 증가를 보였고 그 이후 저장 14일까지는 평형을 유지하였다. 전체 냉장저장기간을 통해 찹쌀떡이 멥쌀떡 보다 높은 엔탈피를 나타내어 상대적으로 아밀로펙틴의 재결정화에 의한 노화가 더 진행된 것으로 추정되었다. 효소법을 사용하였을 경우에는 멥쌀 및 찹쌀떡 모두 냉장 <실온 $\boxUl$냉동의 순으로 호화도가 높게 나타났다. 아밀로오스 함량이 많은 멥쌀떡은 효소 소화분해에 대한 호화도가 낮게 나타나 결과적으로 높은 노화도를 반영하여 DSC에 의한 노화특성과 상반된 결과를 나타내 두 방법간의 상관관계는 예상하기 매우 어려웠다. 그러나 두가지측정방법 모두에 의해 쌀의 종류에 관계없이 냉장저장의 경우 노화가 쉽게 일어났고 저장 일수에 따라 노화도가 증가했음이 밝혀졌다 즉 아밀로오스나 아밀로펙틴 함량이 같은 떡시료들간에서는 노화가 많이 일어날 수록(높은 엔탈피값) $\beta$-amylase와 pullulanase에 대한 효소반응성은 감소하였다. 본 연구의 저장조건에서는 효소소화법이 DSC를 이용한 방법 보다 비교적 예민하게 떡에 대한 노화도의 차이를 감지할 수 있었다.
ICP (RF) 열 플라즈마 분말 합성법은 초고온 열플라즈마(~10,000 K) 속으로 원료물질을 투입한 뒤, 용융, 기화 및 재합성의 과정을 거쳐 초미분(<1 ${\mu}s$)을 합성하는 방법으로 고출력 시스템의 경우 고온/고 엔탈피 열 유동을 통한 고융점 및 저융점 복합물질의 동시 기화에 의한 물질 조성이 제어된 나노 복합체의 대량 합성이 가능할 것으로 기대되고 있다. 본 연구에서는 전북대학교 고온플라즈마 응용연구센터의 60&200 kW의 고출력 ICP (RF) 열 플라즈마 시스템을 이용하여 LTO (Lithium Titanium Oxide)와 IZTO (Indium Zinc Tin Oxide), Barium Borosilicate Glass (K2O-BaO-B2O3-SiO2)의 다성분계 나노 복합체를 합성하였으며, FE-SEM, TEM, XRD, ICP-OES를 이용하여 그 특성을 분석하였다.
This work presents a two-dimensional quasi-steady state model to study the fluid flow and heat transfer in high-power density welding process of thin AISI-304 stainless steel plates. The enthalpy method and the finite volume method were used for a numerical analysis of the mushy region phase change as well as the heat flow at the weld pool and the heat-affected zone. The results show that the mushy region distributed around the weld pool becomes wider downstream and the surface heat losses by convection and radiation can be significant factors in welding process especially when a welding speed is relatively low.
A temperature equation which is derived from an enthalpy transport equation by using an assumption of a constant specific heat is very attractive for analyses of heat and fluid flows. It can be used for an analysis of a solid-fluid conjugate heat transfer, and it does not need a numerical method to find temperature from a temperature-enthalpy relation. But its application is limited because of the assumption. A new method is derived in this study, which is a temperature-explicit formulation of the energy equation. The enthalpy form of the energy equation is used in the method. But the final discrete form of the equation is expressed with temperature. It can be used for a solid-fluid conjugate heat transfer and multiphase flows. It is found by numerical tests that it is very efficient and as accurate as the standard enthalpy formulation.
Steady-state sublimation vapour pressures of anhydrous bismuth triiodide have been measured by the torsion-effusion method from 488.8 to 570.5 K and equilibrium sublimation pressures were obtained from the steady-state data. The standard sublimation enthalpy changes derived by both second(modified sigma function) and third(average enthalpy method) law methods were 159.316${\pm}$0.055, 137.67${\pm}$1.43 kJ$.$mol-1 respectively. The standard sublmation entropy change derived by modified sigma function was 232.88${\pm}$0.10 J$.$K-1$.$mol-1. The reliable standard sublimation enthalpy change based on a correlation of {{{{ { TRIANGLE }`_{cr } ^{g } }} H{{{{ { 0} atop {m } }}(298.15K) and {{{{ { TRIANGLE }`_{cr } ^{g } }} S{{{{ { 0} atop {m } }}(298.15K), a recommended p(T) equation has been obtained for BiI3(cr) ; lg(p/Pa)=-(C$.$K/T)+5.071lg(T/K)-2.838${\times}$10-3(T/K)-7.758${\times}$103(K/T)2+1.4519 where C={{{{{ { TRIANGLE }`_{cr } ^{g } }} H{{{{ { 0} atop {m } }}(298.15K)/0.019146 kJ$.$mol-1}-456.27.
N,N'-oxalylbis(salicylaldehyde hydrazone), N,N'-malonylbis(salicylaldehyde hydrazone), 그리고 N,N'-succinylbis(salicylaldehyde hydrazone)과 Cd(II) 이온과의 착물형성에 따르는 안정도상수를 DMSO 용액에서 폴라로그래피법으로 측정하였다. 안정도상수의 크기는 OBSH < MBSH < SBSH의 순서로 증가하였으며, Cd(II) 이언은 이들 리간드와 매우 안정한 착물을 형성하였다. 안정도 상수를 여러 온도에서 측정하여 엔탈피 및 엔트로피 변화를 측정한 결과, 착물형성에 기여를 하고 있음을 알았다.
N,N'-oxalylbis(salicylaldehyde hydrazone) (OBSH)과 Zn (II), Cd (II) 및 Pb(II) 이온들과의 착물 형성에 따르는 안정도상수를 DMSO 용액에서 폴라로그래피법으로 측정하였다. 안정도상수의 크기는 Cd(II) < Zn(II) < pb(II) 이온의 순서로 증가하였으며, 모든 중금속이온들의 OBSH 리간드와 매우 안정한 착물을 형성하였다. 안정도상수를 여러 온도에서 측정하여 엔탈피 및 엔트로피 변화를 구한 결과, 착물의 안정도에 많은 기여를 하고 있음을 알았다.
중대사고시 원자로 압력용기내 또는 원자로 공동(cavity) 내에서의 노심용융물은 주입되는 물로 인하여 물과 접촉하는 표면이 냉각되면서 피막층(crust)이 형성된다. 이러한 피막층의 형성은 노심용융물과 냉각수 사이의 열전달 현상에 영향을 미치며 중대사고 발생시 사고 진행에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 이러한 용융물의 피막층 형성의 해석모델을 수립하기 위해 전이현상과 전도와 대류를 포함하는 2차원 열전달과 상변화를 수반하는 문제를 포함하는 운동량방정식과 에너지방정식을 2차원으로 구성하였으며 에너지방정식은 엔탈피의 함수로 나타내었다. 그리고 이러한 2차원 지배방정식을 해석하기 위해 유한차분법 및 SIMPIER 알고리즘을 이용하였다. 비교대상으로는 한국원자력연구소에서 수행한 냉각수의 비등과 기체주입 효과가 고려되지 않은 실험을 대상으로 하였다. 계산결과 용융물의 피막층은 파동(wave) 형태로 형성되었으며 일정시간이 경과하면 변화가 없는 안정한 상태가 되었다. 용융물 내에서의 온도분포는 액체상태일 경우에는 하부가열면과 상변화가 일어나는 경계면부근을 제외하고는 거의 일정한 온도분포를 나타내고 있으며 용융물이 고화된 피막층에서는 급격한 온도변화를 보여주고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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