• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권1호
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• pp.69-83
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• 2020

경질 올레핀은 중요한 석유화학제품일 뿐 아니라 다양한 화학 중간체들을 위한 기본 구성체이다. 최근 에틸렌이 생산 제품의 대부분을 차지하는 Ethane Cracking Center (ECC) 공정이 크게 늘어남에 따라 프로필렌 공급이 매년 꾸준히 증가하는 프로필렌 수요를 따라잡지 못하고 있다. 이에 따라 프로필렌의 수요를 따라잡기 위하여 메탄올로부터 올레핀으로 전환하는 기술이 보다 중요하게 되었다. Methanol to olefins (MTO) 공정은 합성가스를 통해 메탄올을 생산하고 메탄올로부터 프로필렌 등 올레핀을 생산한다. 메탄올을 올레핀으로 전환하는 반응은 사용되는 촉매에 따라 다른 반응생성물 조성을 갖기 때문에 생성물에 따른 적절한 분리 방법이 고려되어야 한다. 따라서 네 가지의 대표적인 반응 생성물 조성들에 대하여 네 가지의 분리공정 대안들을 Aspen plus를 이용하여 모사하였다. 또한 모사 결과를 바탕으로 기술적 경제적 분석을 통하여 MTO 공정의 반응 생성물 조성에 대한 각 분리공정의 성능을 평가하였으며, 이를 통해 MTO 공정의 반응기에서 생산되는 생성물 조성에 따라 적합한 분리공정 선정을 위한 지침을 제시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.117-117
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• 2010

나노입자 제조 기술이 점차 발전하면서 금속산화물, 반도체용 및 태양전지용, 신소재 등 다양한 응용분야에 사용하고 있다. 따라서 이와 같은 나노입자 제조방법으로는 펄스 레이저 용사법(pulsed laser ablation), 플라즈마 아크 합성법(plasma arc synthesis), 열분해법(pyrolysis), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)법 등과 같은 기상공정이 많이 사용되고 있다. 기상공정은 기존의 공정에 비해 고순도 입자의 대량 생산, 다성분 입자의 화학적 균질성 유지, 비교적 간단하고 깨끗한 공정 등의 장점을 가지고 있다. 기상공정에서 일반적인 입자 형성 메커니즘은 기체 상태의 화학 물질이 물리적 공정 혹은 화학 반응에 의해 과포화상태에 도달하게 되며, 이 때 동질 핵생성(homogeneous nucleation)이 일어나고 생성된 핵(nuclei)에 기체가 응축되고 충돌, 응집하면서 입자는 성장하게 된다. 열분해법은 실리콘 나노입자를 생산하는 기상공정 중 하나이다. 일반적으로 열분해 공정은 지속적으로 열이 가해지는 반응기 내에 반응기체인 $SiH_4$을 주입하고, 운반기체는 He, $H_2$, Ar, $N_2$ 등을 사용하였을 때, 높은 열로 인해 $SiH_4$가 분해되며, 이 때 가스-입자 전환 현상(gas to particle conversion)이 일어나 실리콘 입자가 형성된다. 그러나 입자 형성과정은 $SiH_4$ 농도, 유량, 작동 압력, 온도 등 매우 다양한 요소에 영향을 받는다. 고, 복잡한 화학반응 메커니즘에 의해 명확히 규명되지는 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 복잡한 화학반응을 해석하는 상용코드 CHEMKIN 4.1.1을 이용하여 열분해 반응기 내에서의 실리콘 입자 형성, 성장, 응집, 전송 모델을 만들고 이를 수치해석하였다. 표면 반응, 응집, 전송에 의한 입자 성장 메커니즘을 포함하고 있는 aerosol dynamics model을 method of moment법으로 해를 구하였으며, 이를 실험 결과와 비교하여 모델링을 검증하였다. 또한 반응기의 온도, 압력, 가스 농도, 유량 등의 요소를 고려하여 실리콘 나노입자를 형성하는 최적의 조건을 연구하였다.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.684-688
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• 2010

동식물 유지의 주성분인 트리글리세라이드를 메탄올과 반응시켜 생산된 바이오디젤은 기존 석유디젤에 비해 윤활성이 뛰어난 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 대두유, 팜유, 들기름으로부터 합성된 식물성 바이오디젤과 우지, 돈지로부터 생산된 동물성 바이오디젤의 윤활성을 측정한 결과 대두유와 들기름으로부터 합성된 바이오디젤은 다른 바이오디젤보다 윤활성이 높게 측정되었다. 순수한 바이오디젤의 윤활성과 이들 바이오디젤의 구성분자 조성을 가스크로 마토그래피-질량분석기를 이용해 분석한 결과, 올레핀 함량이 높고 분자길이가 긴 바이오디젤일수록 윤활성 향상효과가 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권4호
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• pp.446-452
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• 2009

최근 청정대체에너지로 각광을 받고 있는 dimethyl ether(DME)를 천연가스를 이용하여 직접 생산하는 1단계법의 고정층 촉매 반응기를 모사하였다. 1단계법의 고정층 반응기의 경우, 발열 반응인 메탄올 합성반응과 메탄올 탈수 반응이 동시에 일어나기 때문에 촉매의 비활성화를 일으킬 수 있는 hot spot의 발생을 막는 것이 가장 중요하다. 따라서 향후 상용공정에 적용 가능한 향류 냉각방식(count-current cooling system)과 포화액체 풀비등 방식(pool boiling system)을 적용하여 반응기 거동을 모사하고 이를 비교하였다. CO 전환율과 DME 생산성 면에서 향류 냉각방식이 더 효과적이었다. 하지만 포화비등액체 풀비등 방식이 더 작은 온도 범위에서 운전되어 hot spot(국소 고온점)의 가능성을 낮추고 더 안정적인 반응기 운전범위를 확보할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1024-1029
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• 2012

DME는 천연가스로부터 합성할 수 있는 대량의 미래 에너지원으로 한국가스공사는 이의 국내 공급을 위해 해외 자원 확보와 함께 해양에서 생산과 저장을 할 수 있는 FPSO의 건조를 추진하고 있다. 본 논문은 저장탱크 내부에서의 DME의 거동을 분석하여 제시함으로써 관련 기술자의 설계나 DME운영에 도움이 되고자 하였다. DME 증발량과 압력변화의 해석결과는 DME탱크 내 액체의 저장량이 증가할수록 증가하였다. 만선인 98%의 충전에서는 저장압력이 급격히 상승하게 되므로 하루 이상 장기간 저장하여야 할 경우는 만선저장을 피하는 것이 바람직하다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1010-1015
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• 2012

DME는 천연가스로부터 합성할 수 있는 대량의 에너지원이 된다. 한국가스공사는 DME 상업규모의 생산플랜트를 개발하고 이의 국내 공급을 위해 해외 자원 확보를 추진하고 있다. 본 논문은 응력과 변형 해석을 통하여 DME저장탱크의 설계기준을 제공하였고, DME FPSO저장탱크의 증발현상을 파악하기 위하의 증발을 발생시키는 원인인 열유입과 선박의 유동에 따른 증발량 실험을 수행하였다. 실험결과, 롤링의 각도가 커지고 액체 충전량이 많을수록 증발량이 증가하였다. 롤링각도가 15도 일 때의 증발량은 정지상태의 열유입 만에 의한 증발량 보다 약 20%가 증가하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권1호
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• pp.119-124
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• 2013

In this paper, we analysed fatty acid methyl ester contents in the biodiesel which is produced from the newly developed biodiesel production equipment. The lard oil was used as the raw material through various experimental conditions. Thirty one experiments were conducted, which were based on the experimental conditions that designed by central composite design method. The effects of four independent variables, including reaction temperature, reaction time, oil to methanol molar ratio, and catalytic amount, were investigated at five levels using central composite design (CCD). Fatty acid methyl ester content was chosen dependent variable. Although the results of analysis of the surface with an irregular surface geometry showed that the biodiesel was partially impure after the reaction due to the natural characteristics of the lard oil as the raw material, we could confirm the relationship between them from the facts that the production amount of fatty acid methyl ester changes according to reaction temperature, reaction time, oil to methanol molar ratio, and catalytic amount.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.320-329
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• 2019

This study was performed by the numerical approach to investigate chemical behaviors of homogeneous syngas ($CO/H_2$) with nitric monoxide (NO) in pressurized oxy-fuel conditions. Hydrogen had a dominant effect to the ignition delay time of syngas due to the fast chemistry of its oxidation. Combustion was promoted by NO at the low temperature region. It was by the additional heat release through NO oxidation and production and consumption of major radicals related to the ignition. Two stage ignition behavior was shown in the pressurized condition by the accumulation of $H_2O_2$ produced from $HO_2$ radical. Additional NO oxidation was induced by the pressurized oxy-fuel condition to produce $NO_2$.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권4호
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• pp.581-584
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• 2019

In this study, the carbon monoxide (CO)-fermenting acetogen, Clostridium sp. AWRP was subjected to chemical mutagenesis with N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) to generate a CO-resistant mutant. Among the 26 colonies obtained, the highest alcohol production was observed in one isolate, named C1. Compared to the wild-type strain, the C1 strain exhibited 1.5- and 3.4-fold higher CO consumption rate and alcohol selectivity, respectively. The total CO consumption of strain C1 could be further enhanced by increasing the content of metal ions, such as nickel and iron. The highest ethanol titer (5.7 g/l) was achieved by 5-fold increase in the iron concentration.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.506-512
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• 2013

바이오매스 및 저등급 석탄인 갈탄은 잠재력이 큰 에너지원으로 이들을 가스화하여 합성가스를 얻으면 발전을 하거나 수송용 연료를 생산할 수 있다. 본 연구에서는 상압의 열천칭 반응기(thermobalance)에서 woodchip, 톱밥, 갈탄의 수증기 가스화반응의 kinetics를 조사하였다. 가스화 온도 $600{\sim}900^{\circ}C$, 수증기 분압 20~90 kPa 범위에서 수증기 가스화 반응을 수행하였다. 세 가지의 기체-고체 화학반응모델들이 가스화반응의 거동을 묘사하는 능력을 비교하였다. 이들 중에서 탄소전환율의 변화를 가장 잘 나타내는 modified volumetric model을 사용하여 가스화반응의 kinetic 정보를 도출하였다. Arrehenius plot으로부터 얻어진 시료들의 활성화에너지는 문헌상의 범위 내에서 얻어졌으며 톱밥 > woodchip > 갈탄의 순으로 나타났다. 각 시료에 대하여 수증기 분압에 대한 반응차수를 결정하였으며, 가스화공정 설계의 기초 데이터로서 겉보기 반응속도식을 제시하였다.