- 1번째 문제점을 파악하는 능력 첫 번째로 말씀드릴 역량은 문제점을 파악하는 능력입니다. 저는 해양환경공단 서포터즈인 아라미로 1년간 다양한 활동을 하며 생분해성 플라스틱은 국내 외에서 일정 조건, 온도 58℃±2℃에서 90%가량 분해된 제품만이 판매 유통 인증이 되지만 정작 바다뿐만 아니라 이 조 건을 100%로 충족시키는 자연환경이 거의 없다는 문제점을 발견했습니다.
★ 1atm=10332mmH_{ 2}O=760mmHg=101.325kPaC=농도 의미, D: 용량 의미★ SAR(Sodium Adsorption Rate): 관개용수의Na ^{+}함량 기준Na ^{+} 1meq는 23,Mg` ^{2+} 1meq 12.15,Ca ^{2+} 1meq=20 구할 때 ex)Mg` ^{2+}=농도/분자량/eqSAR= {Na ^{+}} over {sqrt {{Ca ^{2+} +Mg ^{2+}} over {2}}}(meq/l)(SAR 1이면`TL _{max} =(비슷)10log( {m ^{2}} over {4} )로계산됨,여기서단면적비m=10##log2=0.3공장 중앙에 음이 큰 기계가 설치되어 있다 공장 내벽의 흠음률이 0.1인데 이를 0.4로 개조할 계획이다. 흡음처리에 의해 벽의 표면적 변화는 없다고 할 때 벽 내측 근방의 감음량을 추정한 값은?TRIANGLE L=10log {0.4 TIMES (1-0.1)} over {0.1(1-0.4)} =7.8dB★ 흡음률 계산V=5 TIMES 5 TIMES 5m##T _{1} =흡음제를놓고측정한잔향시간=3.2초##T _{0} =5.5흡음률= {0.1625V} over {S} TIMES ( {1} over {T _{1}} - {1} over {T _{0}} )평균흡음률 계산{vec{a}} BULLET S= {0.161V} over {T}##ex)` {vec{a}} = {0.161 TIMES (3 TIMES 3 TIMES 3)} over {(6 TIMES 3 TIMES 3) TIMES 2.9} =0.028★ 방음실 내의 흡음처리 전에 대한 처리 후의 흡음력비가 9일 때 실내 감음량의 대략치NR=10log( {A _{2}} over {A _{1}} )=10log9=9.5★ 감소된 고형물의 양감소된`고형물의`양= {[슬러지의`무게 TIMES (100=수분함량)]} over {(100-건조`후`수분함량)}★ 증발된 수분의 양= 최초의 슬러지량-고형물의 양★ 압축비= 압축 전의 용적(V1)/ 압축 후의 용적(V2)★ 지하수의 유량Q=KIA=KA {TRIANGLE h} over {TRIANGLE L}★ 토양의 공극률(%)(1- {용적비중} over {입자비중}) TIMES100★ 스토크스 법칙V _{g} = {d _{p}^{2} (p _{p} -p)g} over {18M} =K(p _{p} -p)d _{p}^{2} (d=입자의`지름(mm))입자의 직경, 입자의 밀도가 클수록 유체의 점성계수가 작을수록 침전속도는 증가한다주의) 입자의 밀도가 아닌 유체의 밀도일 경우 유체 밀도가 클수록 침전속도가 감소한다★ 속도 경사 구할 때 직접적으로 고려하는 것속도경사(G)= sqrt {{P} over {MV}}(M: 점성 계수, V=반응조 체적, P=동력)★ SVI 계산식SVI= {SV(mL/L)} over {MLSS(mg/L)} TIMES 10 ^{3}★ SDI 계산식SDI= {100} over {SVI}★ 슬러지의 밀도(비중) 수지식{W _{SL}} over {p _{SL}}= { W _{ TS} } over { p _{ TS} }+ { W _{ W} } over { p _{ W} }★ Bag FIlter 개수 구하기n= {Q _{f} (m ^{3} /sec)} over {Q _{i} (m ^{3} /sec)} (Q _{i} = pi DLV _{f})★ BOD5 구하는 식BOD _{5} = {(DO _{i} -DO _{f} )-(B _{i} -B _{f} )(1-P ^{prime } )} over {P ^{ '} }1. P’는 희석배율이다(P=시료/전체시료(시료+희석) P=시료+희석/시료량2. DOi는 초기의 용존산소 농도3. DOf는 5일 배양 후 용존 산소 농도
학 과조학 번성 명제출일월 일실험제목Suspension Polymerization of PMMA (PMMA 현탁중합)1. 실험 목적- 현탁중합에 대한 이해 및 중합법을 습득한다.- 콜로이드 및 분산계에 대해 이해한다.2. 실험 이론 및 원리- 현탁중합: 물에 녹지 않는 단량체를 지름 0.1~5mm 정도의 기름방울로 하여 수중에 분산시켜 중합시키는 방법으로, 친유성의 개시제를 사용하며, 기름방울을 안정화시키기 위한 분산제가 필요하다. 본질적으로는 벌크중합과 같은 메커니즘으로 중합하지만 중합열의 제거, 중합 후의 처리가 용이하다.이러한 중합은 고중합을 하는 방법의 하나로서, 단위체를 거의 녹지 않는 매체(주로 물) 속 에 분산시킨 다음, 안정제를 조금 가하여, 매체에 녹기 어렵고 단위체에 잘 녹는 중합 개시 제를 써서 중합시키는 것으로 얻어지고, 중합체는 구슬모양 입자로서 얻어진다.반응열을 제거하기 쉽고, 점성계수의 상승도 없어서, 휘저어 섞는 조작도 간단하므로 공업 적 중합법에 적당하다.예를 들어 폴리염화비닐, 폴리스티렌 등이 이 방법으로 제조되고 있다.- 콜로이드: 보통의 분자나 이온보다 크고 지름이 1nm~1000nm 정도의 미립자가 기체 또는 액체 중에 분산된 상태를 콜로이드 상태라고, 콜로이드 상태로 되어 있는 전체를 콜로이드라고 한다. 생물체를 구성하고 있는 물질의 대부분이 콜로이드이다.콜로이드 용액의 특징을 살펴보면 다음과 같은데, 콜로이드 용액에 강한 빛을 쬐어 측면에 서 보면 빛의 통로가 밝게 나타난다. 이것을 틴들현상이라고 하며, 콜로이드 용액의 특유한 성질이다. 또한 콜로이드 입자가 용매분자나 다른 분자와 충돌하여 불규칙적으로 돌아다니 는 운동을 브라운 운동이라고 하며, 이 운동은 입자가 작을수록 격렬하게 된다.- PMMA; 메타크릴산메틸을 중합하여 얻어지는 고분자로, 대표적인 메타크릴 수지이다, 약어는 PMMA이다. 플라스틱 재료 중에서는 발군의 투명성과 내광성이 있으며 기계적 강도와 성형성의 밸런스가 좋다.- methyl methacrylate: 유기 유리 제조 원료로서 예전부터 공업적으로 제조되었으며 취급이 쉬운 점에서 널리 중합 반응 연구용으로 사용되고 있는 비닐 단위체. MMA라 줄여서 쓴다.- Benzyl peroxide(BPO): 화상에 국소적으로 사용되고 피부염 치료제로 쓰이는 과산화수소 유도체이며 여드름치료에 사용된다. 또한 식품 산업에서 표백제로 사용된다.- poly(vinyl alcohol): PVA라고도 하며 폴리초산비닐을 메틸알코올 용액으로 수산화나트륨을 가해, 30~50℃로 가수분해하면, 백색의 고체가 되어 침전되며 물에 가용성으로 유기용매에 불용성의 백색 분말이다. 폴리비닐 알코올 합성섬유의 원료, 접착제, 필름 등에 사용된다.3. 실험 준비물- 시약 및 초자류: 단량체(methyl methacrylate),Benzyl peroxide(BPO),poly(vinyl alcohol) 증류수, 2구 둥근 플라스크, 오일배스, 아답터, 비이커, 삼각 플라스크, 실리콘 오일, 교반기, 교반봉, 교반씰, 핫플레이트-시약의 MSDS:① methyl methacrylate: 피부를 자극하므로, 피부에 묻으면 다량의 물로 씻는다, 또한 호흡기계에 자극을 일으킬 수 있으므로 흡입하면 신선한 공기가 있는 장소로 옮긴다. 그리고 눈에 심한 자극을 일으키므로 눈에 자극이 지속되면 의학적인 조치를 구한다. 예방을 위해 보안경을 착용한다. 저장 시 용기를 단단히 밀폐하여 환기가 잘되는 곳에 저장한다,-그 밖의 주의사항:① 보호 장비(실험용 마스크, 실험용장갑 등)를 반드시 착용한다.② 뜨거운 오일 배스 사용으로 인한 화상을 주의한다.③ 반응조의 온도와 압력의 급격한 상승에 의한 폭발을 주의한다.4. 실험 방법① PVA(0.4g)을 증류수(120mL)에 넣고 10분간 녹여 충분히 녹여준다.② BPO(0.2g)과 MMA(20g)을 혼합액에 넣은 후 30분간 질소를 주입하여 산소를 제거한다.③ 혼합액을 70CENTIGRADE에서 2시간동안 교반하여 중합한다.④ 혼합액을 상온으로 냉각시킨 후 증류수(250mL)에 넣는다.⑤ 고분자 비드를 침강시킨 후 상등액(증류수)를 제거한다.
학 과조학 번성 명제출일월 일실험제목Synthesis of PVA1. 실험 결과 및 분석그림 1. PVA IR 분석그래프그림 2. PVA IR 이론 그래프그림 3. PVA 구조그림 2를 보면 알 수 있듯이 OH피크는 2400,3380cm ^{ -1}인 것을 알 수 있으며 그림 3에 PVA구조를 보면 알 수 있듯이 PVA는 PVAc를 가수분해 해서 얻어져 OH피크가 존재한다는 것을 알 수 있습니다. 즉 페놀의 IR 그래프의 OH기 피크가 2400,3380cm ^{ -1}부근에 존재해야 페놀이 잘 중합되었다고 볼 수 있는데 그림 1의 그래프를 보면 2400,3380cm ^{ -1}부근에 피크가 존재하긴 하지만 이론적 IR 피크에 비해 피크가 작은 것을 확인 할 수 있습니다. 그 이유는 PVA를 중합할 때 여러 오차 원인들로 인한 것이라고 보입니다.그림 4. PVA TGA 분석그래프그림 5. PVA 이론적 TGA 분석그래프그림 4를 통해 실험을 통해 중합된 PVA의 분해온도가 전환율이 95%일 때 약 162.17CENTIGRADE 사이이고 전환율이 90%일 때 약 183.45CENTIGRADE인 것을 확인 할 수 있습니다.또한 PVA의 그림 5에 실제 TGA 이론적인 데이터에서는 분해온도가 더 확연히 나타나겠지만, 이번 실험의 경우 분석결과 및 오차원인에 기록한 여러 오차원인들로 인해 보다 낮은 중합도를 얻게 된 PVA 수지를 비교한 것이므로 분해온도가 확연하게 나타나지 못한 것으로 보입니다.그림 6. PVA DSC 분석그래프그림 7. PVA DSC 이론적 분석그래프그림 6에 PVA DSC 분석 그래프를 통해T_{ g} 40.95768CENTIGRADE임을 확인 할 수 있었습니다. 이렇듯 PVA 은 100% 결정성 고분자가 아니기 때문에 유리전이 온도가 존재한다는 사실을 알 수 있었습니다. 또한 그림 6과 그림 7을 비교해 봤을 때 실제로 이론적인 PVA에서의 유리전이 온도가 차이가 난다는 사실을 알 수 있습니다. 그 이유는 이번 실험의 경우 분석결과 및 오차원인에 기록한 여러 오차원인들로 인해 보다 낮은 중합도를 얻게 된 PVA 수지를 비교한 것이므로 분해온도가 확연하게 나타나지 못한 것으로 보입니다.2. 토의 및 고찰- 분석 결과 및 오차원인:① 실험실에서 사람이 직접 페놀을 중합하였으므로 다분산성이 나타나 오차가 발생했을 것으로 예상됩니다.② 페놀을 합성할 때 사람이 실험을 진행하기 때문에 여러 불순물, 미 반응 단량체, 죽은 고분자 등이 포함된 완전히 순수한 고분자가 얻어지지 않았을 것으로 예측됩니다.③ 페놀을 합성할 때, 상등 액을 제거하는 과정에서 실제 이론적 결과와 다른 오차가 생겼을 수 있을 것으로 보입니다.④ 페놀을 가열 경화 시, 너무 급속히 겔화 반응이 일어나면 분자가 반응하기 좋은 상태로 배향할 기회를 잃고 또 관능기가 전부 반응하지 않은 그대로 반응이 종결되고 말아 가교가 불충분하게 되어 기계적 강도가 떨어지는 저분자물이 될 수 있는 가능성으로 인해 오차가 생겼을 수 있을 것으로 보입니다.- Disscusion① 호변 이성질화란 무엇인가?: 호변 이성질화는 유기물질이 구조식이 다른 두 화합물로 거동하여 2종의 이성질체의 혼합물로 반응하는 현상을 나타냅니다.② PVA 중합 시 수산화나트륨 넣는 이유는 무엇인가?: PVA는 PVAc를 가수분해해서 얻어집니다. 가수분해 시 가장 효과적인 촉매는 염기촉매이기 때문에 염기인 수산화나트륨을 넣어주는 것입니다.③ 왜 온도를 40CENTIGRADE로 유지하는 것인가?: 온도가 높을수록 가수분해 속도가 빨라지기 때문입니다. 하지만 너무 온도가 높을 시 PVA가 분해될 수 있어서 40도로 맞춰주는 것입니다.