[화학공학실험(2)] 화공열역학 초임계유체 Supercritical Fluid A+

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1. 초임계유체 Supercritical fluid

초임계 유체는 임계 압력 및 임계 온도 이상의 조건을 가진 상태의 물질로 정의되며, 일반적인 액체나 기체와는 다른 고유한 특성을 갖는다. 기체는 일정한 모양이나 부피 없이 용기 전체로 퍼져 용기의 모양을 가지지만, 액체는 일정한 모양은 없지만 특정 온도에서 정해진 부피를 가진다. 초임계 유체는 크로마토그래피의 이동상 용매, 추출조작 용매, 화학반응 용매(분해, 합성) 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
2. CO2 초임계유체의 특성

CO2는 임계온도가 상온으로 비교적 낮아 초임계유체를 쉽게 만들 수 있고, 인체에 안전하며 가격이 싸기 때문에 식품을 대상으로 한 추출에 이상적이다. 또한 섬유 염색, 나노입자 설치, 중합, 폴리머 처리, 초임계 유체 건조 등에도 이용되고 있다.
3. 초임계유체의 상변화

압력과 온도 조건에 따라 CO2는 기체, 액체, 고체 상태로 존재하다가 임계점을 지나면 액체와 기체의 구분이 사라지는 초임계 상태가 된다. 이때 밀도, 점도, 확산계수 등의 물성이 기체와 액체의 중간 값을 가지게 된다.
4. 초임계유체의 용해도

초임계유체의 용해도는 압력과 온도에 따라 크게 달라진다. 압력이 증가하면 용해도가 증가하고, 온도가 증가하면 용해도가 증가한다. 이러한 특성을 이용하여 초임계유체를 추출, 세정, 폐기물 처리 등에 활용할 수 있다.

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1. 초임계유체 Supercritical fluid

초임계유체는 온도와 압력이 임계점 이상인 상태의 유체를 말합니다. 이 상태에서 유체는 기체와 액체의 중간적인 성질을 가지게 되며, 밀도는 액체와 유사하지만 점도와 확산계수는 기체와 유사한 특성을 보입니다. 이러한 특성으로 인해 초임계유체는 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 예를 들어 초임계 CO2는 친환경적이고 효율적인 추출 및 반응 매체로 사용되며, 초임계수는 폐기물 처리 및 바이오매스 전환 공정에 활용됩니다. 또한 초임계유체는 나노 입자 제조, 고분자 가공, 의약품 제조 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 따라서 초임계유체 기술은 지속 가능한 미래를 위한 핵심 기술 중 하나라고 볼 수 있습니다.
2. CO2 초임계유체의 특성

CO2 초임계유체는 다른 초임계유체에 비해 상대적으로 낮은 임계점(온도 31.1°C, 압력 7.38 MPa)을 가지고 있어 에너지 효율적이며 환경친화적인 특성을 지니고 있습니다. 또한 CO2는 무독성, 불연성, 저렴한 비용 등의 장점이 있어 다양한 산업 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 특히 초임계 CO2는 용매 특성이 우수하여 식품, 화장품, 의약품 등의 추출 및 정제 공정에 활용되고 있습니다. 또한 초임계 CO2는 낮은 점도와 높은 확산계수로 인해 반응 속도가 빠르고 균일한 반응이 가능하여 화학 공정, 나노 입자 제조 등에 활용되고 있습니다. 이처럼 CO2 초임계유체는 다양한 장점으로 인해 지속 가능한 미래를 위한 핵심 기술로 주목받고 있습니다.
3. 초임계유체의 상변화

초임계유체는 온도와 압력에 따라 다양한 상태로 변화할 수 있습니다. 일반적으로 온도와 압력이 임계점 이상인 경우 초임계 상태가 되며, 이 상태에서는 기체와 액체의 중간적인 성질을 가지게 됩니다. 초임계유체의 상변화는 온도와 압력에 따라 다양하게 나타나며, 이러한 상변화 특성은 초임계유체의 활용도를 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 초임계 CO2의 경우 온도와 압력에 따라 밀도, 용해도, 확산계수 등의 물성이 크게 변화하므로, 이를 활용하여 다양한 공정에 적용할 수 있습니다. 또한 초임계유체의 상변화 특성은 나노 입자 제조, 고분자 가공, 의약품 제조 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 따라서 초임계유체의 상변화 특성에 대한 이해와 제어는 지속 가능한 미래를 위한 핵심 기술 중 하나라고 볼 수 있습니다.
4. 초임계유체의 용해도

초임계유체의 가장 중요한 특성 중 하나는 뛰어난 용해도입니다. 일반적으로 초임계유체는 액체와 기체의 중간적인 성질을 가지고 있어 다양한 물질을 효과적으로 용해할 수 있습니다. 특히 초임계 CO2는 극성이 낮아 비극성 물질에 대한 용해도가 매우 높으며, 온도와 압력 조절을 통해 용해도를 쉽게 조절할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 초임계 CO2는 식품, 화장품, 의약품 등의 추출 및 정제 공정에 널리 활용되고 있습니다. 또한 초임계유체의 용해도 특성은 나노 입자 제조, 고분자 가공, 촉매 반응 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 따라서 초임계유체의 용해도 특성에 대한 이해와 제어는 지속 가능한 미래를 위한 핵심 기술 중 하나라고 볼 수 있습니다.