• 공업화학
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• 제7권6호
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• pp.1043-1052
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• 1996

지방산의 분리방법중 증류나 추출 등의 전통적인 방법을 대체할 수 있는 공정으로 초임계유체 크로마토그래피 분리법을 추천할 수 있다. 그러나 지방산을 구성하는 탄소수나 불포화도는 초임계유체내에서 확산특성을 달리 하지만 이들의 정랑적인 데이터가 부족하여 초임계유체 크로마토그래피법을 공정화하는데 큰 어려움이 있다. 본 연구에서는 불포화도를 달리하는 지방산들의 초임계 이산화탄소내 확산계수를 CPB법(capillary peak-broadening method)을 기초로 온도 (308.15~328.15K)와 압력(13~17MPa)을 변수로 하여 실험적으로 측정하였다. 이성분계 확산계수는 일정한 온도에서 압력이 증가함에 따라 감소하며 일정한 압력에서 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 일정한 밀도에서 온도에 따른 확산계수의 영향은 크지 않으며, 밀도와 점도가 증가함에 따라 확산계수는 감소하였다. 또한 Wilke-Chang식과 Funazukuri의 실험식, Matthews-Akgerman식을 초임계 이산화탄소에서의 이성분계 확산계수에 대한 상관식으로의 이용가능성을 확인한 결과 다른 상관관계식에 비해 RHS(rough hard sphere)에 기초한 자유부피모델인 Matthews-Akgerman식이 잘 일치하는 상관식인 것으로 확인되었다.

• 분석과학
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• 제21권5호
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• pp.392-396
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• 2008

산겨릅나무(Acer tegmentosum)는 지방간, 가염, 간경변증, 간암에 뚜렷한 치료 작용이 있으며, 특히 간에 쌓인 독을 풀고 간세포를 살리는 효능이 있어 약용으로 많이 사용된다. 그러나 산겨릅나무 줄기에는 독성물질이 있어 안전성, 오남용 등의 문제점을 가지고 있다. 그래서 산겨릅나무 줄기의 독성물질을 제거하고 독성 물질에 대한 연구를 활발히 하기 위해 먼저 초임계유체 추출기법(SFE, Supercritical Fluid Extraction)을 이용하였다. 초임계유체 추출에서 최적의 실험 조건은 압력 100 bar, 추출온도 $40^{\circ}C$로 구성하고, 초임계 $CO_2$의 유속 3 mL/min과 modifier인 에탄올의 유속 0.2 mL/min 이다.

• 청정기술
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• 제9권4호
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• pp.197-206
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• 2003

본 연구에서는 방향족 화합물인 벤젠과 톨루엔을 모래와 제울라이트에 오염시킨 후 초임계 이산화탄소로 오염 물질을 제거하는 실험을 수행하였다. 온도는$50^{\circ}C$, 압력은 27.7 MPa에서 추출을 수행하였으며 오염 정도를 달리하여 결과를 분석 비교하였다. 실험 장치로는 지름 1.27cm, 길이 25 cm의 고압 추출기를 장착하여 흐름법으로 실험하였으며 10분 간격으로 추출된 시료를 취하여 추출된 방향족 화합물의 농도를 CG로 분석하였다. 실험 결과 고농도로 오염시켰을 때에는 용해도 모델을, 저농도로 오염시켰을 때에는 탈착 모델을 따라감을 알 수 있었고 동일조건하에서는 벤젠이 톨루엔보다 추출 효율이 높았다. 제올라이트를 모체로 한 경우가 모래를 사용한 경우보다 추출시간이 오래 소요되었고 이는 흡착력차이에 의한 결과로 해석된다. 간단한 Brady의 고정산 추출기 모렐링을 이용하면 용해도 모델을 따르는 경우에는 비교적 실험 결과를 잘 모사할 수 있었으나 탈착 모델의 지배를 받는 영역에서는 많은 오차를 수반하는 결과를 얻었다.

• 폴리머
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• 제39권3호
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• pp.453-460
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• 2015

초임계 유체 기술을 이용한 폴리락티드 스테레오 콤플렉스 제조는 폴리락티드의 열적 및 기계적 물성을 향상시키는 좋은 방법이다. 이 연구에서는 초임계 유체인 디메틸에테르를 이용하여 고분자량 폴리락티드를 높은 수율로 100% 스테레오 콤플렉스화를 시켰다. 폴리락티드에 대한 디메틸에테르의 높은 용해성은 이 공정의 핵심요소로 250 bar, $70^{\circ}C$, 1.5시간에 반응이 종료되었다. 폴리락티드의 스테레오 콤플렉스 연구는 압력, 온도, 시간, 농도 및 분자량을 변화시키며 진행하였다. 스테레오 콤플렉스화는 온도와 압력이 증가할 때 높아졌다. 분자량 20만 이상인 PLLA와 PDLA는 6%의 디메틸에테르에서 100% 스테레오 콤플렉스화가 이루어졌다. 스테레오 콤플렉스화 정도는 DSC 및 XRD를 통해 이루어졌다. 또한 DSC 및 TGA 분석을 통해 융점이 $50^{\circ}C$ 이상 높아진 폴리락티드가 얻어졌음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.403-410
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• 2020

본 논문은 포항지역 태양광 데이터를 기반으로 태양열을 적용시켜 12kW의 소형 초임계 이산화탄소(s-CO₂) 시험 루프의 설계와 실험 시설의 이론적 연구, 안정화 및 최적화를 통한 이산화탄소의 특성 연구에 초점을 맞추고 있다. 실험 시설의 열역학 사이클은 구성 요소의 한계로 인해 액체, 가스 및 초임계 CO₂가 모두 존재하는 랭킨 사이클(임계점 순환 주기)이며, 펌프, 히터, 레귤레이터, 열교환기, 가스 부스터, 에어 컴프레서 등으로 구성된다. 현재 본 연구에서 제작된 12kW 소형 발전 시스템은 최고압력 12MPa 최고 온도 70℃의 조건에서 6.98%의 효율이 나타나도록 설계되었다. 본 실험 장치를 소형 Brayton cycle과 비교했을 때 약 2% 높은 효율을 가진다는 것을 이론적으로 확인하였고, 사이클 효율을 높이기 위해 최적의 터빈 입구 온도와 압력을 얻었으며, 이 조건에서 IHX(내부 열교환기)의 도입시 18.75%의 최대 효율을 기대할 수 있다는 결론을 도출하였다. 마지막으로, 실험 설비의 태양광 시뮬레이션 결과 5월에는 6.7%, 6월에는 6.26%의 효율로 태양열을 이용할 수 있음을 확인하였다.

• KSBB Journal
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• 제25권4호
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• pp.337-343
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• 2010

액체 이산화탄소를 반응용매로 사용하여 메탄올에 의한 효소 활성이 저해되는 것을 방지하고 친환경적이며 에너지 절감 효과가 우수한 바이오디젤 생산 방법을 제시하고자 유기용매 (t-butanol, acetone, chloroform, hexane, THF, cyclohexane, toluene)와 액체 이산화탄소 비교실험을 통해 액체 이산화탄소가 기타 유기용매와 같은 메탄올 저해를 방지하는 역할을 함으로써 반응 용매로서의 적합함을 확인하였다. 또한 동일이산화탄소를 이용한 초임계 이산화탄소와 비교 실험을 수행하여 초임계 이산화탄소를 이용한 바이오디젤 생산과 유사한 결과를 나타냄으로써 액체 이산화탄소를 이용한 바이오디젤 생산방법이 에너지절약형 친환경 바이오디젤 생산에 더욱 적합함을 확인할 수 있었다. 그리고 액체 이산화탄소상태에서 바이오디젤 생산의 최적화를 통해 고효율 효소는 novozym 435, lipozyme RM IM 및 lipozyme TL IM 중에서 1,3-위치 선택적 특이성을 가진 lipozyme TL IM이 가장 우수함을 확인할 수 있었다. 또한 경제적 최적 조건과 고전환율 최적조건을 도출하여 각각 88.3%, 99.7%의 높은 전환율을 얻었다. 본 연구를 통해 액체 이산화탄소가 메탄올에 의한 효소활성 저해를 방지하는 반응 용매로 적합하며, 지구 온난화의 주요요인인 이산화탄소를 이용할 뿐 아니라 비독성 용매로서 친환경적이며 초임계 이산화탄소 상태보다 에너지 절감효과가 우수하여 효소적 바이오디젤 생산 방법에 새로운 방안을 제시 할 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제31권3호
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• pp.417-422
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• 1998

초임계 유체 추출 장치를 이용하여 Spirulina platensis로부터 지질의 추출에 대한 연구 결과. 추출온도나 시간에 관계없이 대체적으로 압력이 증가함으로서 그 추출 수율이 증가하였고, 추출 수율은 20분 추출의 경우 $35^{\circ}C$-7000psi, $50^{\circ}C$-5500psi 그리고 $80^{\circ}C$-4000psi가 비슷하였고, 40분 추출 경우 $35^{\circ}C$에서 모든 압력 구간에서 가장 높은 수율을 보였다. 추출 수율에서 20분과 40분 큰 차이를 보이지 않았으며, 균체 함유 지방함량으로 환산해볼 때, 최대 수율이 약 $20\%$로 다른 동, 식물 조직의 지질 추출에 비해 매우 낮은 값이었다. 수율의 측면으로 판단한다면 $50^{\circ}C$, 5500psi 조건이 실험 시료의 지질 추출에 적절한 조건이었다. 각 조건에서 추출된 지방산 조성을 비교해 보면, 추출 조건에 따라 차이는 있지만 포화지방산이 $60\~75\%$, 모노엔산이 $12\~20\%$를 차지하였으며, 고도불포화지방산도 $13\~21\%$로 지방산 조성은 대부분이 C18 : 2가 차지하였다. 압력 증가로 불포화 지방산의 증가를 보여주고 있지만, 온도 조건에 따라 오히려 압력 증가로 포화산의 증가도 관찰되었다. 특정 지질의 분획 추출은 많은 반복 실험이 필요할 것으로 생각되며, 아울러 추출 시료인 미세 조류의 성상과 초임계 유체와의 특이한 상관성도 고려되어야 할 부분인 것으로 판단되어졌다.

• 임산에너지
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• 제24권1호
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• pp.39-46
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• 2005

본 연구에서는 연속형 초임계수 분해장치를 이용하여 처리온도 별로 현사시목재의 당화 가능성과 현사시목재 각 성분의 분해특성을 분석하였다. 미세하게 분쇄한 현사시목분을 물의 초임계압력(23MPa) 조건하에서 각각 아임계온도$(275^{\circ}C,\;325^{\circ}C)$와 초임계온도$(375^{\circ}C,\;415^{\circ}C)$에서 각각 2분간 처리하였다. 갈색을 띤 현사시목분의 액상분해산물에는 어느 정도의 미분해 고형분이 포함되어 있었다. 초임계수 분해온도가 높을수록 현사시목분의 분해율은 증가하여 초임계조건인 $375^{\circ}C$에서는 현사시목분의 $94\%$까지 분해되었다. 각 처리조건에서 생성된 환원당량을 DNS법으로 측정한 결과, 처리온도가 상승함에 따라 생성된 환원당량은 점차 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 반응 초기에 생성된 환원당들이 높은 온도의 반응기를 통과하면서 열분해와 유사한 화학적 반응에 의해 더욱 분해되어 퓨란계 화합물로 전환된 것으로 예측되었다. 리그닌의 분해특성을 살펴보기 위하여 액상의 분해산물을 ethylacetate로 추출하여 유기용매 가용부를 GC-MS로 분석하였다. 리그닌의 분해산물은 대부분 페놀성 유도체인 vanillin, guaiacol, syringaldehyde, 4-prophenyl syringol과 dihydrosinapyl alcohol등으로 확인되었으며, 이들의 농도는 처리온도가 상승함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 리그닌 분해산물은 리그닌고분자의 주요 결합인 에테르 결합이 높은 온도조건하에서 분해에 의한 것으로 예측되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.550-554
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• 2008

메탄올과 초임계 이산화탄소를 이용하여 $K_2CO_3/ZrO_2$ 촉매상에서 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC)를 합성하였다. $K_2CO_3$를 함침법으로 지르코니아에 담지시켜 촉매를 제조하였다. 673 K에서 소성했을 때, 칼륨 성분이 지르코니아 표면에 최대한 고르게 분산되었다. 단사정계(monoclinic)의 결정 구조를 갖는 지르코니아 자체는 DMC 생성에 대한 활성이 없었지만 $K_2CO_3$를 담지시켰을 경우 촉매 성능이 향상되었다. 촉매 외에 촉진제로 $CH_3I$를 사용하였다. 촉매와 촉진제의 사용은 DMC 생성을 향상시키는데 중요한 역할을 하였다. 촉매와 촉진제를 적정량 사용하였을 경우 DMC 생성량을 향상시킬 수 있었지만 과량으로 사용했을 경우 DMC 생성 외에 다른 부반응에도 영향을 미쳤다. 메탄올과 초임계 이산화탄소로부터 DMC 생성에 대한 촉매와 촉진제의 영향 및 그 반응 메카니즘을 제시하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권4호
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• pp.453-458
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• 2009

최근 환경문제가 크게 대두됨에 따라 고분자 합성과 가공 공정에서도 유기용매를 사용하지 않는 새로운 친환경적 공정의 개발이 요구되고 있다. 초임계 이산화탄소는 고분자 합성에서 용매로 사용될 경우, 기존의 유기용매와 비교하여 불연성이고 독성이 없으며 생성물과의 분리가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 초임계 이산화탄소를 이용하여 의약학 및 화장품 분야에서 지능형 약물전달체로 사용할 수 있는 pH 감응형 하이드로젤인 P(MAA-co-EGMA) 하이드로젤을 수 백 nm 수준의 입자 형태로 합성하는 방법을 개발하였다. 그리고 중합과정에서 사용하는 분산안정제인 PtBuMA-PEO와 중합개시제인 AIBN이 하이드로젤 입자의 합성에 미치는 영향을 살펴보았다. 입자의 합성에서 PtBuMA-PEO의 함량이 증가할수록 입자 크기는 감소하였으나 AIBN의 함량에 따른 입자 크기의 변화는 관찰할 수 없었다. 합성된 P(MAA-co-EGMA) 하이드로젤 입자의 pH에 따른 팽윤 실험결과, PMAA의 $pK_a$인 pH 5를 전후하여 급격한 하이드로젤의 평형 질량팽윤비의 변화를 관찰할 수 있었다. 즉, pH 5보다 낮은 pH에서는 낮은 팽윤비를, 반면에 pH 5보다 높은 pH에서는 매우 높은 팽윤비를 나타내었다. 그리고 Rh-B를 이용한 방출실험에서는 높은 pH에서는 다량의 Rh-B가 하이드로젤 입자로부터 방출되었으나 낮은 pH에서는 Rh-B가 거의 방출되지 않는 pH에 따른 선택적 방출 특성을 나타내었다.