• 제목/요약/키워드: Thermal gravimetric analysis

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실험과 계산을 통한 에폭시 계열 내화도료의 열분해에 관한 연구 (Experimental and Numerical Study of the Thermal Decomposition of an Epoxy-based Intumescent Coating)

  • 김양균
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제30권1호
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    • pp.31-36
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    • 2016
  • 본 연구는 에폭시 계열 내화 도료의 열분해 특성을 파악하기 위해 열중량분석과 수치해석을 동시에 수행하였다. 에폭시 계열 내화 도료의 질량 감소 양상을 수치적으로 구현하기 위한 계산 모델이 소개되었으며, 계산 모델은 내화 도료의 여러 열분해과정을 단순화하여 4 단계의 순차적인 열분해 형태로 만들었다. 반응 속도는 Arrhenious 형태로 모델 되었고, 열중량분석을 통해 획득된 열분해 현상을 수치적으로 모사하기 위하여 화학 반응 매개변수들이 최적화되었다. 실험 결과 두 단계(two-step)와 세 단계(three-step)의 급격한 질량 감소가 질소와 공기 분위기에서 각각 나타났다. 또한 도료가 공기 분위기에 노출되었을 때 산소의 참여로 발생하는 복합적인 화학 반응들이 내화도료의 안정화를 도와 $200{\sim}500^{\circ}C$ 범위에서 질량 감소율을 낮추었다. 수치해석 결과는 실험과 비교하여 전체적으로 잘 일치하였으며 수치 모델에 포함되지 않은 $800^{\circ}C$ 이후를 제외하면 3% 미만의 오차를 보였다.

DTG 분석법을 활용한 슬래그류 비탄산염 재료의 CO2 정량 측정방법 연구 (A Study on the Method for Quantifying CO2 Contents in Decarbonated Slag Materials by Differential Thermal Gravimetric Analysis)

  • 최재원;유병노;추용식;한민철
    • 한국건설순환자원학회논문집
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    • 제12권1호
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    • pp.8-16
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    • 2024
  • 포틀랜드 시멘트, 철강 산업 등에서 원료로 사용되는 석회석(CaCO3, calcium carbonate)은 고온에서 탈탄산 분해 반응에 의해 CO2를 배출한다. 석회석 사용에 의한 CO2 배출을 저감하기 위해 CO2 배출의 원인이 되는 carbonate 광물을 함유하지 않거나 함유량이 적으면서도 CaO를 함유한 산업부산물로 석회석을 대체하려는 기술이 제안되었다. 이들 산업부산물에 함유된 CO2를 정량 측정하는 방법으로 Loss of Ignition(LOI), Thermo-Gravimetric Analysis(TG), Infrared Spectroscopy(IR) 등이 사용되나, 산업부산물의 특성에 따라 CO2 배출량을 과대 또는 과소 평가할 우려가 있다. 본 연구에서는 CaCO3 시료와 고온에서 산화반응에 의해 중량이 증가하는 시료 각각에 carbonate 형태로 함유된 CO2의 함량을 측정하는 방법으로 LOI, TG, IR 및 DTG(Differential Thermo-Gravimetric Analysis) 방법의 신뢰도와 시험방법별 측정결과를 비교 검토하였다. CaCO3 시료에 대해서는 검토한 모든 시험결과는 충분한 수준의 신뢰도를 나타내었다. 반면, 고온에서 중량이 증가하는 시료의 CO2 함량에 대해서는 LOI와 TG는 시료의 CO2 함량을 제대로 평가하지 못했으며, IR은 예측값에 비해 CO2 함량을 과대평가하는 경향을 나타내었으나, DTG에 의한 평가 결과는 예측값에 근사하였다. 이로부터 수 % 미만 수준의 미량의 CO2를 함유하고, carbonate 광물의 분해 배출 온도에서 CO2 배출에 의한 중량 감소 외에도 중량이 변화하는 시료의 경우 DTG를 이용하여 CO2 함량을 구하는 것이 LOI나 TG, IR을 이용한 평가보다 합리적이라고 판단된다.

탈질공정에 사용되는 우레아 수용액의 열분해와 분사방향에 관한 연구 (A Study on the Thermal Decomposition and Injection Direction of Urea Solution Used in DeNOx Process)

  • 문승현
    • 대한환경공학회지
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    • 제31권7호
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    • pp.531-540
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    • 2009
  • 본 연구에서는 열중량분석법(Thermo-Gravimetric Analysis, TGA)을 이용하여 우레아 수용액의 농도와 열전달 속도가 우레아 수용액으로부터 암모니아가 생성되는 과정에 미치는 영향을 관찰하였다. 또한 1,000 $Nm^3$/h 규모의 유류 연소 보일러에 도입된 관통형 노즐을 사용하여 우레아의 분사방향을 상방과 하방으로 하였을 때를 비교함으로써 분사된 우레아가 지나는 경로에서 주위온도가 미치는 영향을 검토하였다. 질소 또는 공기 분위기에서 수행된 열중량분석 실험에서, 우레아는 산소의 존재유무에 관계없이 동일한 열분해 과정을 거쳤으며, 우레아 수용액은 가열속도에 따라 매우 다른 무게 감량 경향을 보여 가열속도가 우레아의 분해에 중요한 인자임을 나타내었다. 농도가 10%~40%인 우레아 수용액에서 우레아 열분해 시작 온도는 큰 차이를 보이지 않으므로, 농도의 영향은 그리 크지 않았다. 위치가 다른 세 곳에서 온도를 동일하게 유지하였을 때 상부 분사인 경우 탈질 효율은 각각 68.1%, 71.8%, 70.8%로 나타나 크게 차이가 나지 않았다. 동일 지역을 향하여 하부에서 분사한 경우와 상부에서 분사한 경우의 탈질 효율을 비교하면 각각 68.1%와 9.5%를 보여 동일한 지역에 분사된 우레아일지라도 분사방향에 따라 탈질 효율에는 큰 차이를 보였다.

Bi$_{4}$Ti$_{3}$O$_{12}$ 박막의 제작과 그 특성에 관한 연구 (Preparation of a Bi$_{4}$Ti$_{3}$O$_{12}$ Thin Film and Its Electrical Properties)

  • 강성준;장동훈;민경진;김성진;정양희;윤영섭
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제37권4호
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    • pp.7-14
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    • 2000
  • Bi/sub 4/Ti/sub 3/O/sub 12/ (BIT) 박막을 acetate 계 precursor 를 이용한 sol-gel 법으로 제작한 후, 구조적 및 전기적 특성을 조사하여 NVFRAM (Won-Volatile Ferroelectric RAM)으로의 응용가능성을 조사하였다. DT-TG (Differential Thermal-Thermal Gravimetric) 분석으로 drying 온도와 annealing 온도가 각각 400℃ 와 650℃ 인 BIT 박막의 열처리조건을 확립하였다. Pt/Ta/Sio/sub 2//Si 기판 위에 제작된 BIT 박막은 완전한 orthorhombic perovskite상을 가지며, 입자크기가 약 100nm 이고 표면 거칠기는 약 70.2Å 으로 비교적 치밀한 형상을 나타내었다. 10㎑ 의 주파수에서 비유전률과 유전손실은 각각 176 과 0.038 이었으며, 100 ㎸/cm 의 전기장에서 누설전류밀도는 4.71㎂/㎠ 이었다. ±250㎸/㎝ 에서 이력곡선을 측정한 결과, 잔류분극 (Pr)과 항전계 (Ec)는 각각 5.92μC/㎠ 과 86.3㎸/㎝ 이었다. BIT 박막에 ±5V 의 사각펄스를 인가하여 피로특성을 측정한 결과, 잔류분극은 초기값 5.92μC/㎠ 에서 10/sup 9/회에서는 3.95μC/㎠ 로 약 33% 감소하였다.

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알루미늄 나노 및 마이크로 입자의 열분해 위험성 (Pyrolysis Hazard for Nano and Micro-sized Aluminium Dusts)

  • 한우섭
    • 한국가스학회지
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    • 제19권5호
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    • pp.75-80
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    • 2015
  • 나노 및 마이크로 크기의 알루미늄(Al) 분진은 매우 높은 연소열을 가지고 있어서 로켓 추진체와 폭발물 등을 제조하는 원료로 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 서로 다른 크기의 입자경 (70 nm, 100 nm, $6{\mu}m$, $15{\mu}m$)을 가진 알루미늄 분진을 사용하여 열분해 위험성을 실험적으로 검토하였다. 이를 위해 열중량분석장치(TGA)를 사용하여 승온속도의 변화에 따른 열분해특성을 조사하고 입경이 다른 나노 및 마이크로 크기의 Al에서의 중량개시온도(Temperature of weight gain)로부터 발화온도를 추정하였다. 승온속도가 동일한 조건에서 Al분진의 중량개시온도는 입경이 증가할수록 또한 공기중 승온속도가 증가할수록 증가하는 경향을 나타냈다. 이러한 실험결과로부터 Al분진의 열분해 위험성은 분진 입자경의 증가와 함께 감소할 것으로 추정되었다.

PE 이중벽관의 맞대기 융착 용접 강도 향상에 관한 연구 (Studies on the Improvement of Butt Welding Characteristic of Polyethylene Pipes)

  • 안주선;이경원;김재성;이보영
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제29권1호
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    • pp.85-89
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    • 2011
  • Waste water is disposed to sewage disposal plant by underground PE double wall pipes. Various processes have been introduced to join PE pipes, but most of these methods have many disadvantages such as costs, lack of reliability and difficulties in joining, etc. Recently butt welding has been paid much attention to joint PE pipes as this process has many advantages such as cost, safety and reliability. In this study, newly developed heat plate, a patent-pending heat plate with a groove, was used to butt-weld PE double wall pipes with different misalignment gaps to simulate real underground conditions, and the butt welding temperature of PE pipe was determined by thermal analysis (Thermal Gravimetric Analysis, Differential Scanning Calorimetry and Dynamic Mechanical Analysis). The resulting joining characteristics of double wall pipes were compared with those from a conventional heat plate, in terms of stiffness, flattening and leakage tests. The results from the stiffness and flattening test showed that there were no big differences between the butt-welded joints made from these two plates. From the leakage test, although PE pipes welded with a conventional heat plate did leak below the required test conditions (10 min. at 0.75kgf/cm2), the pipes welded with a patent-pending grooved heat plate did not show any leakage even at a pressure 1.5 times higher than the required conditions. It was noted that by utilizing a grooved heat plate more complete fusion at the pipe joints could be obtained, which in turn induced a high quality joints.

금속산화물(Cu-ferrite)를 이용한 수소제조 연구 (Study on the hydrogen production using the metal oxide (Cu-ferrite))

  • 박주식;서인태;김정민;이상호;황갑진
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제15권3호
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    • pp.201-207
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    • 2004
  • Redox characteristics of metal oxide for hydrogen production by thermochemical water-splitting were investigated. $CuFe_2O_4$ as a redox pair that had a different molar ratio of Cu and Fe were prepared by co-precipitation method. Hydrogen production consisted of water-splitting step and thermal reduction step was performed below 1200K. Redox characteristics of Cu-ferrites were studied using the thermal gravimetric analysis technique. Also, structure change of Cu-ferrite during thermal reduction was investigated using the high temperature controlled XRD. In results, oxygen release of Cu-ferrite during the thermal reduction was initiated at oxygen site combined with Cu. Consequently, oxygen release amount of Cu-ferrite was increased with increase of Cu molar ratio of Cu-ferrite. It was found that thermal reduction of Cu-ferrite was begun at $875^\circ{C}$. It was confirmed that structure of Cu-ferrite was changed to metal and cation excess metal oxide during the thermal reduction step.

플라이애쉬와 고로슬래그 미분말을 혼입한 지오폴리머 페이스트의 반응특성 분석 (Reaction Characteristics of Geopolymer Paste Incorporating Fly-ash and GGBS)

  • 신기수;박기봉
    • 한국건축시공학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.321-330
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    • 2020
  • 지오폴리머의 반응성은 원재료의 구성성분 및 Si/Al비, Na/Al비, 물-결합재비, 비정질 요소 등을 고려하여 명확한 메커니즘을 규명하는 것은 매우 중요하다. 따라서 원재료 및 알칼리 활성화제의 구성성분을 고려한 %Na2O, Ms는 반응성을 결정하는 중요한 요소가 된다. 하지만 다수의 연구에서는 알칼리 활성화제의 농도와 양생 조건 등의 기본적인 요소만을 고려하는 한계점을 나타내고 있다. 따라서 본 연구에서는 %Na2O, Ms 및 고로슬래그 미분말의 혼입량에 따른 지오폴리머 페이스트의 강도특성, 반응열, 길이변화, 미세구조 분석을 실시하였다.

로타리 킬른형 도시 쓰레기 소각로의 전열해석 (Thermal Analysis of Rotary Kiln Incinerator of Municipal Solid Waste)

  • 박상일;박영재
    • 대한기계학회논문집
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    • 제15권6호
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    • pp.2100-2108
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    • 1991
  • 본 연구에서는 최근 한국동력자원연구소에서 개발한 로타리 킬른형의 도시 쓰 레기 소각로에 대하여 전열해석한 것으로 이 해석을 통하여 소각로에서의 쓰레기, 배 기가스 그리고 로벽에서의 온도 분포를 예측할 수 있다.

인조스웨드의 견뢰도 향상에 관한 연구(2) (Enhancement of Dyeing Fastness of Artificial Studies)

  • 김혜인;박수민
    • 한국염색가공학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.28-36
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    • 2006
  • The polyurethane prepolymers, which were previously synthesized from 2,4-toluene disocyanate(2,4-TDI) and polypropylene glycol(PPG), were chain extended by ethylene diamine or hydroxyl terminated polydimethylsiloxane(HTPMS) having hydroxy group at both ends of the chain, giving polyurethaneurea(PU) and polyurethane containing HTPMS segment(SiPU), respectively. In thermal gravimetric analysis, PU was almost completely degraded at $500^{circ}$ but SiPU showed about 11% residue at the same temperature. Suspension of SiPU and pigment showed more good compatibility than that of PU and pigment. The crocking fastness, migration fastness and solvent wicking were enhanced to 4.5 grades, 4 grades and 4 grades, respectively.