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화력발전용 보일러에 사용되는 니켈 합금

화력발전용 보일러에 사용되는 니켈 합금- Alloy 740서론에너지 경제연구원에 따르면 우리나라의 전력수요는 향후 20년 간 지속적으로 늘어날 것으로 전망되는데, 이렇다 할 대체연료가 없는 우리나라의 경우 기저부하용 원자력발전소와 함께 국내 주력기종을 담당할 고효율/대출력/환경친화형 차세대 석탄 화력발전 기술개발이 필요한 실정이다. 이러한 고효율화 및 청정화가 가능한 차세대 석탄 연소 발전 시스템에는 USC(Ultra-SuperCritical), PFBC(Pressurized Fluidized Bed Combustion), IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) 기술 등이 있지만, 주력기종의 요구 특성을 만족시킬 수 있는 발전 방식은 초초임계압 (USC) 화력발전소가 가장 유력한 방법으로 대두되고 있다. 초초임계압 석탄화력발전소는 기존의 화력발전소 시스템에서 증기조건을 고온, 고압화시켜 효율을 높이기 때문에 보일러와 터빈의 고온, 고압부에 사용할 수 있는 내열재료의 개발은 초초임계압 발전소 건설의 핵심 요소이다. 최근에는 기존의 초초임계압 발전보다 증기온도와 압력을 더욱 높인 차세대 초초임계압(Advanced Ultra-SuperCritical, A-USC) 화력발전에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이에 우리 조는 A-USC 화력발전, 특히 화력발전에 사용할 증기를 발생시키는 핵심 부분인 보일러(Boiler)에 적용하기 위한 Ni계초내열합금 - Alloy740에 대하여 알아보고자 한다.본론Ⅰ. A-USC 화력발전용 금속 소재□ 조건- 높은 크립 강도 (High Creep Strength)- 우수한 내식 강도 (Corrosion Resistance)- 열피로 강도 (Fabricability)□ 보일러(Boiler)에 사용할 수 있는 재료○ 보일러란 무엇인가- 물을 매우 높은 온도의 증기로 변환시켜 스팀-터빈(Steam Turbin)에공급하는 역할을 한다.- 화로(Furnace)에서 미리 가열된 공기와 함께 연료를 (Reheated Section)으로 돌아가 재가열 된다.- 보일러의 두 핵심 부분은 튜브(Tube)와 파이프(Thick-Wall Pipe)로분류된다. 튜브는 3종류로 나뉘는데, 화로벽에 사용되는 튜브(Furnace Wall Tube) · 초가열기 튜브(Super Heater Tube) · 재가열기튜브(Reheater Tube)가 그것들이다.파이프는 흔히 헤더(Header) 혹은 증기파이프(Steam Pipe)로 알려져 있는데,이 두 핵심 부분들은 초고온/초고압 상태 하에 노출되기 때문에 보일러에들어가는 재료들은 높은 크립 강도, 우수한 내산화/내식성, 그리고 반복적인열응력에 견딜 수 있는 열피로 강도가 기본적으로 요구된다.○ 헤더(Header) 와 튜브(Tube)에 사용되는 재료들1) Header- 열에 의한 피로를 견딜 수 있는 높은 크립 강도와 피로 강도를 가지고있어야 한다.2) Tube- 헤더와는 다르게 튜브는 훨씬 작은 Section Size 때문에 열피로도 (ThermalFatigue)의 해결이 큰 문제가 아니다.○ 보일러 소재에 관한 연구보일러 소재에 관한 연구들은 합리적 가격 · 크립 강도 및 내식성 향상을 위해 더 나은 강재(Steel)들에 개발하는데 중점을 두어 왔다. 그 결과 지난 30여년 동안 페1 / 10라이트계 9Cr 강, 12Cr 강에 Mo, W, V, Nb 등을 첨가해 사용해왔지만, 600℃ 이상의 온도에서는 크립-파단강도와 산화·부식 저항성이 낮은 문제점이 발견되었다. 그래서 600℃ 이상의 증기온도 범위에서 운용되는 보일러 재료로는 18Cr-8Ni 강에 Mo, N,Cu 등의 원소를 첨가하여 크립 강도를 향상시킨 오스테나이트계 스테인리스강의 사용이 적극 검토되었다. 하지만, 오스테나이트계 스테인리스강은 높은 크립-파단강도 및 우수한 산화/부식 저항성을 가지는데 비해 열응력과 열피로 강도가 낮다는 문제점을 가지고 있기에 주증기온도를 700℃ 이상으로 올린 차세대 초초임계압(A-USC) 화력발전용 보일러 소재로는 Ni계 초내열합금이 25Cr-20Co-2Ti-2Nb-Al), VDM의 CCA617(controlled chemistryversion of alloy 617: 55Ni-22Cr-3W-8Mo-11Co-Al), Haynes사의 Haynes 230(57Ni-22Cr-14W-2Mo-La)이다.예를 들어, 이 중 CCA617 합금은 Alloy617을 개선한 합금이다. Alloy617은 기존 Ni계 초내열합금에 Mo과 Co의 고용강화 효과를 통해 고온강도를 향상시킨 재료인데, 시험과정, 제조과정, 온도의 영향에 따라 크립-파단 강도가 큰 편차를 보이는 단점이 있다. CCA 617은 이를 개선하기 위해 C, Si, Mn, S, Al, B,Co, Cr, Cu, Ti, Fe의 조성을 엄격하게 조절하여 제작되었다.그 결과 700℃아래에서 Alloy 617보다 높은 크립 강도를 가지게 되었다.위의 그래프는 각 후보 금속들의 최대 온도/압력 허용치를 나타내고 있다. 페라이트계 강의 최대 온도 허용치는 620℃(1200℉), 오스테나이트계 강의 최대 허용치는 675℃(1250℉)임을 알 수 있다. 반면 니켈 기반 합금들은 그보다 높은 온도까지 견딜 수 있음을 알 수 있다.위 그래프를 바탕으로 A-USC계에 사용 가능할 것으로 예상되는 니켈 합금은 IN740 · Haynes230 · IN617로 압축할 수 있다.하지만 Haynes 230의 경우 WSF(Weld Strength Factor)측정에서 다른 두 금속에 비해 열등함을 보인다. WSF란 화력발전에 사용할 금속을 결정하는데 필요한 요소로서 금속의 크립-경도와 함께 중요한 지표이다. 다시 말해, WSF란 특정 온도와 시간에서 용접부분(Weld Joint)의 파단(Rupture)에 대한 응력(Stress)의 비율로 정의되는 값이다.많은 실험 결과는 Hayes230의 WSF가 약 0.8의 값을 나타내는 것을 보여주는데, 이는 현재 사용되는 보일러들의 재료로 사용할 수 있음을 보여준다. 하지만 A-USC에 적합한 재료들은 더 낮은 WSF값을 요구하기 때문에속은 CCA617과 Alloy 740(혹은 Inconel 740)으로 압축할 수 있다. 두 후보 합금들을 비교하여 A-USC 의 보일러에 사용할 수 있는 합금을 알아본다.○ 이에 대한 비교 과정은 다음과 같다.1)CCA617과 기존의 Alloy 617의 크립강도를 비교한다2)위의 비교값이 100,000시간 이상 지속되는지 확인한다.3)Alloy740에서 감마 프라임과 eta phase precipitate 값의 예측한다.4)Alloy 740의 최대 사용 온도에 대한 정보를 얻는다.□ Alloy740 VS CCA617○ Alloy617 VS CCA6171) CCA617이란 무엇인가- CCA617은 기존의 Alloy617의 크립강도를 개선하기 위해 개발된 합금.- C, Si, Mn, S, Al, Cr, Cu, Ti, Fe등의 화학적 조합이 Alloy617에서 더 안정됨○ CCA617과 Alloy617의 실험적 비교위의 그래프에서 알 수 있듯 Alloy617과 CCA617의 800℃ 이하 온도에서의 크립 강도를 비교하면 CCA617이 훨씬 개선되었음을 알 수 있다. 이런 차이를 불러오는 원인을 살펴보기 위해서는 전자 현미경을 통한 연구값을 확인해야 한다.위 그래프에서 700℃와 750℃에서 관찰된 감마 프라임(γ’)은 거의 비슷한 값을 보여준다.하지만 800℃에서 3000시간 노출된 후 이 감마 프라임의 침전 가능성은 800℃에서의 효율성을 저하 시킬 수 있다. 이는 TEM을 사용하여 확인할 수 있다. 결론적으로, 위의 실험값들을 종합적으로 살표보면, 730℃이하에서 CCA617은 Alloy617보다 향상된 크립강도를 가짐을 알 수 있다. 하지만 더 높은 온도에서 사용하기에 CCA617은 그다지 매력적이지 못한 합금이라 할 수 있다.○ Alloy740(Inconel740)1) Alloy740이란 무엇인가- 기본적으로 미세한 크기(20~30nm)의 감마프라임(γ') 석출물에 의한석출강화 효과로 우수한 고온크립강도를 나타낸다.- Alloy740의 가장 큰 특징은 All별 역할원소역할Cr, Co감마(γ) 기지에 분배되어 고용강화의 역할CoCr2O3 산화막의 형성을 촉진시켜 고온내식성에 결정적인 역할Ti, NbTi, Nb는 γ'의 Ni3Al 자리에서 Al을 치환해 들어감에 따라 γ' 석출물을 강화CNb, Ti과 결합 → MC탄화물을 형성이후 고온 노출 시에는 MC탄화물이분해 → M23C6 탄화물을 형성M23C6 탄화물은 Cr이 주성분으로 입계에 형성되어 재료의 크립물성 향상시킴3) 기타 소재와의 비교위의 그래프4, 5에서 볼 수 있듯 Alloy740은 A-USC환경에서 다른 소재에 비해 월등히 높은 크립-파단응력(Creep-Rupture Stress)을 지니고 있음을 알 수 있다. 특히, A-USC후보군에 올라와 있던 CCA617과 Alloy617과의 비교에서도 단연 우위에 있는 것은 Alloy740의 A-USC후보 소재로서의 우수성을 보여준다. 특히 그래프 6,7은 Alloy740에 포함된 크롬(Cr)함량의 영향을 직접적으로 보여주는 것들로, Alloy740의 내산화성 및 내식성의 우수함을 알 수 있다. 그래프 6에서 Cr함량이 25%이상 넘어가게 된다면 그래프 상 더 이상 변화가 없는데, 크롬 함량 25%에서 Alloy740의 특성이 발현되는 것을 알 수 있다.4)Alloy740의 특징Alloy740은 다른 석출강화형 초내열합금과 마찬가지로, γ기지에 다량의 γ' 석출물과 소량의 MC 석출물이 분포하는 미세조직으로 구성되어 있는데, 이때 γ'의 크기는 다른 초내열합금보다 작은 20-30nm 크기이고 분율은 대략 15-20% 정도이다.각종 연구 결과 750℃ 이상에서의 시효시, 시효시간에 따라 감마프라임(γ')상의 크기가 Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW) 이론에 부합하게증가하며, 모양 또한 구형에서 큐빅형으로 변화되지만 그정도가 다른 초내열합금에 비하여 크지 않아 미세조직 안정성이 높은 것으로 보고되었다.시효 열처리 시, γ' 석출물의 조대화 뿐만 아니라, M23C6 탄화물이 입계에서 석출되고, TCP 상의.

공학/기술| 2013.07.20| 11페이지| 1,000원| 조회(89)

신소재, 화력발전용 보일러에 사용되는 니켈합금, 보일러소재, Alloy 740

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신소재 공학 설계 : Smart Materials목차서론스마트 소재의 소개스마트 소재란?스마트 소재의 종류스마트 소재에 대한 심층 분석자가 치유 재료자가 치유의 정의자가 치유법의 종류논문 선정 & 발췌 내용결론참고문헌신소재 공학 스마트 재료 (Smart Materials)OBJECTIVE‘스마트 재료‘라는 큰 틀로 정하였는데 그 이유는 저희가 주제 정하는데 있어서 여러 가지 주제를 종합하여 저희가 조사하면서 보고 배운 것을 다른 학생들에게 공유하여 다른 과목의 설계 또는 최신 재료공학에 있어 새로운 지식을 공유하고자 하는 것에 1차적인 목표가 있습니다. 그 외의 재차적인 목표는 저희가 이 ’스마트 재료‘를 조사하면서 앞으로 저희가 학교 또는 연구 활동에 많은 도움이 되리라 생각하여 ’스마트 재료‘에 대해 공부하고 이를 통하여 어떤 제품이나 기술을 설계하는 것에 대한 생각의 넓이를 키우고자 합니다.스마트 재료(Smart Materials)의 소개ABSTRACT지난 역사를 돌이켜 보면 소재의 발전은 인간 문명의 발전에 엄청난 영향을 주고 있다는 것을 알 수 있다. 심지어 어떤 특정 기간을 대표하여 불릴 수도 있는데 예를 들어 “석기시대”, “청동기시대”, “철기시대” 등으로 소재가 그 시대를 말한다고 도 생각할 수 있다. 이처럼 소재는 인류 발전에 따라 같이 성장해 왔으며 그 동안의 화학의 발전으로 폴리머 등과 같은 혁신적인 소재들은 이제는 우리 일상생활에 없으면 안되는 존재들이 되어버렸다. 따라서 이번 신소재 공학 설계에서는 앞으로의 세계를 만들어 갈 소재들은 대략적으로 무엇이 있는지 소개하고 세부적인 주제로 이 스마트 재료 중 하나인 자가-치유재료(Self-healing materials)에 대해 조사하여 보았다.1. 서론스마트 재료(Smart Materials)는 그 재료의 특수한 특징에 따라 묶은 집합을 일컫는다. 이미 이것들 중 대부분은 일상생활에서 쉽게 볼 수 있는 제품들도 있는 반면에 아직까지는 실제 상용화가 되지 못한 제품들도 있다.스마트 재료의 정가지고 있다.직접성- 실시간적으로 반응하여 변화한다.일시성- 하나의 환경적 상태 변화에 의해 반 응한다.자기-발동성어떤 외적인 성질로 인해 변화하기보다는 내재적인 성질로 변화한다.선택성변화되는 반응이 개별적으로 진행되며 예측 가능하다.솔직성activation 영역이 국부적으로 반응한다.이러한 기본적인 특성을 가지고 있는 소재 또는 물질들을 스마트 재료라고 부른다.스마트 재료의 분류여러 가지 분류법이 있고 특성변환의 방식에 따라 분류하는 것이 보편적이나 신소재 공학 1조는 외부의 자극의 형태로 분류하는 것이 용이할 것이라 생각하여 외부의 자극의 형태에 따라 분류해보았다. 이들 분류는 종류가 매우 다양하게 많지만 몇 가지 예만 들어 설명하였다.외부 자극이 압력인 경우외부자극이 압력의 형태로 전달되었을 때 변화를 주는 소재에 가장 대표적인 것이 바로 압전 (Piezoelectric) 소재와 형성기억합금이 있다.압전 소재는 외부로부터 압력의 형태인 스트레스가 가해질 경우에 그들은 전압을 생성하여 전류를 내보내는 물질을 말한다. 이것이 반대인 경우도 성립하는데 이들에게 전류를 흘려주면 반대로 부피가 팽창하게 된다. 더 자세히 말하면 기계적인 스트레스를 가함으로써 유전 분극을 일으켜 유전체에 있는 전자 또는 전공들이 분자 밖으로 전달되면서 전압이 형성된다고 할 수 있다.또 다른 스마트 재료로는 형상기억합금이 있다. 이 형상기억합금이란 물질에기계적 스트레스가 가해져 탄성변형 영역을 지난 후에 스트레스를 제거하면 원래의 형상으로 되돌아가는 특성을 가지는 물질을 말한다.원래 금속 자체에 기계적인 스트레스를 가하게 되면 변형이 일어나며 탄성영역을 지나 소성변형 영역에서 변형이 발생되고 이때에는 스트레스를 제거해도 원상태로 되돌아가지 않는다. 이런 변형을 소성 변형이라 말한다.형상기억합금에서는 탄성영역을 넘어서는 스트레스를 받으면 소성변형이 일어나지만 이 변형은 온도에 의해 또 다시 변형을 가져오는데 이 소성 변형된 형성기억합금을 적정 온도까지 가열함에 따라서 원래의 상태로 되돌 인가되게 되면 자기장의 흐름 방향에 따라 입자들이 체인을 형성하게 되고 그로 인해 전단 응력을 발생시키는 빙햄(Bingham) 유체의 성질을 가지고 있다.이것 외에도 탄소나노튜브(Carbon Nanotube,CNT)가 있다. 이 CNT의 양쪽 CNT 층에 전압을 인가하면, 각각의 CNT 표면에 전기이중층이 형성되며 CNT 시트가 휘게 되는 현상이 관찰되는데 그 원리는 나노튜브의 한 쪽에 - 전극을 주고 다른 한 쪽에 + 전극을 주게 되면 양쪽 모두 팽창하지만 전극에 더 팽창하기 때문에 + 전극 쪽인 덜 팽창된 쪽으로 휘는 형상을 보여주기 때문이다. 그림 6. 참조.공기 중 수분 변화에 의해 변하는 경우습도에 따라 부피 또는 전기 저항이 가 변하는 전해질이온의 다층막(polyelectrolyte multi-layer, PEM)이 대표적인 예이다. 이런 고분자들은 습도가 변함에 따라 부피나 전기적 저항에 변화가 생긴다. 한 기준점으로 부터의 전기적 저항의 차를 측정하여 대기 중 습도를 알 수 있다. 이처럼 이것은 습도 센서에 많이 사용된다.이 외에도 스마트 재료의 범주에 속하는 재료들이 엄청 많이 있다. 각 특징별로 언급하지 않은 것들도 매우 많이 있다. 그리고 이외에 다른 특성을 가지는 재료들도 많이 있다. ph변화에 민감하게 반응하는 재료들 그리고 이번 설계에서 자세하게 다룰 자체적으로 손상된 부위를 치료할 수 있는 능력을 갖춘 재료들 등으로 우리가 생각하고 있던 것들보다 훨씬 많은 분야가 있으며 많은 과학자들이 열심히 연구하고 있다.위에 언급한 재료들을 분류하는 다른 방법도 있다. 그 분류법에는 크게 2가지로(types)으로 나뉘며 특성변환과 에너지변환(교환) 유형으로 분류될 수도 있다.3. 스마트 소재 심층 분석자가 치유 재료자가 치유의 정의자가 치유란 손상된 재료를 어떤 외부의 간섭 없이도 자동적으로 및 자율적으로 치유(회복/수선)하는 능력으로 정의한다. 즉, 자가 치유는 어떤 물질이 그 물질의 파손이나 상처를 자체적 그리고 자동적으로 회복 또는 치료 가교 탄성체를 사용하는 것이 가장 대표적이다. 이 설계 보고서에서는 이 두 가지에 대해서만 살펴보겠다.자가-치료제법자가-치료제의 형태에 따라 또 구분이 나뉘게 된다. 마이크로캡슐(Micro capsule)형과 중공섬유(hollow-fiber)형으로 크게 나뉜다. 마이크로캡슐이나 중공섬유의 중공에 자가 치료제를 내재하도 있다가 균열이 일어나서 자가 치료제를 내제하고 있던 마이크로캡슐이나 중공섬유에도 균열이 일어나서 액상의 자가 치유제가 흘러나와서 주변에 있던 촉매와 반응하여 균열을 메꾸는 방법이다.마이크로캡슐법의 구성은 2가지의 종류의 마이크로캡슐과 이것들은 포함하고 있는 중합체 등으로 3가지로 이루어져 있다. 마이크로캡슐은 두 가지 종류가 있는데 촉매를 포함하는 것과 자가치료제가 포함되어 있는 것들로 구분된다. 촉매의 역할은 자가치료제가 충분히 넓은 부분의 균열에 퍼지고 그것을 빨리 굳게 만드는 것에 목적이 있다. 이 마이크로캡슐이 제 역할을 다 하기 위해서는 여러 가지 조건들을 충족해야하는데 캡슐의 외벽은 중합체 안에서 내부 균열이나 자극 없는 상태에서 깨지지 않을 정도로 단단해야하지만 균열이 발생 시에는 캡슐 자체에도 균열이 발생해야하므로 캡슐의 강도가 중요하다. 그리고 이러한 캡슐을 만드는 공정을 Encapsulation이라고 한다. 제조된 캡슐의 구성 역시 세부적으로 나뉜다. 코어 (core) 영역과 쉘(shell) 영역으로 나뉘는데 코어 영역에는 자가치료제 또는 촉매제가 내제하고 있으며 쉘 영역은 말 그대로 쉘의 외벽을 구성하는 물질을 말한다. 자가치료제의 효율은 위에서도 언급을 하였지만 이 쉘 영역에서 많이 좌우된다. 이 외도 자가-치료제의 효율을 결정하는 여러 가지 인자들은 아래의 표에 자세히 나와 있다.중공섬유법 역시 위와 마찬가지로 적용된다. 중공섬유법은 마이크로캡슐법과 매우 비슷한 형태로 작용되는데 이 둘의 아주 중요한 차이점은 치료되는 한계에 있다. 마이크로캡슐법은 중합체에 캡슐형으로 치료제가 포함되어 있기 때문에 치료제의 양이 제한적일 수것이 가역 cross-linking한 폴리머들이다. 이것들은 재가공, 재사용 그리고 자가 치유능력을 겸비할 수 있는 잠재력이 있다. 하지만 자가 치유 능력 면에서는 스스로 자율적으로 치료가 힘들고 외부의 자극(열, 광, 화학적 활성화 등)이 필요하다. 이러한 가역 가능한 폴리머는 Diels-Alder (DA) 반응으로 만들 수 있다. 이 DA 반응이란 고리화 첨가반응이라고도 불리는데 Diene(분자 안에 C=C 2개 가진 화합물의 총칭)에 첨가되는 알켄을 친다이엔체(Dienophile)라 부르고 DA 반응은 고리를 형성하기 때문에 고리화 첨가반응이라고도 한다. Diene는 친핵체이며 dienophile는 친전자체로써 전자부족 알켄 or 알킨 화합물이다.이러한 DA반응으로 고분자 단위로 polymerized 시키면 복잡한 cross- linked 구조의 폴리머가 생성된다. 이러한 DA 반응으로 polymerized된 폴리머들을 가열하면 다시 DA 반응으로 생성된 link가 깨지는데 이것을 retro-DA 반응이라고 부른다.위 그림 15.에서 보이는 것과 같이 TMI (trimaleimide)와 TF(trifuran)을 같이 DA 반응을 시켜 교차 결합을 시킴으로 polymerized 된 것 확인 할 수 있다. 그 후 170℃으로 가열 해줌으로써 cross-link가 debond되어 풀리는 것을 확인 할 수 있다. 이렇듯 가역교차결합의 핵심은 얼마나 낮은 온도에서 retro-DA 반응이 일어날 수 있는가에 있다. 손에 온도에 가역교차결합이 일어날 수 있으면 손으로 문질러주는 것만으로도 결합이 깨지며 다시 붙일 수 있는 것이다.이 외의 자가치료 기술전기 전도성 유체역학 (electrohydrodynamics)전도성형상기억효과나노입자 이송공석(co-deposition)논문 선정1. 『자기치유 공학재료 : 1. 유기재료』, 「청정기술, 제 17권 제1호 p1~12」, 최은지 외 5명, 2011년 3월2. 『자기치유 공학재료 : 2. 무기재료』, 「청정기술, 제 17권 .

공학/기술| 2013.07.20| 16페이지| 1,000원| 조회(92)

신소재, smart material, 스마트 소재, 자가치유 재료

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Post - report1. 제목 : 화학적 산소요구량(CODcr법, CODMn법)2. 목적- 이 실험을 통해 COD 개념과 측정법을 이해 및 숙지하여, 이를 통해 수중의 오염도를 확인하고 독성이 강한 폐수의 정화에 응용할 수 있어야 한다.시 약화 학 식비 중특 징과망간산칼륨KMnO42.703진한 용액에 강한 알칼리용액을 작용시켜도 산소를 발생하며, 용액은 망간산칼륨 K2MnO4가 되어 녹색으로 변한다.황 산 은AgSo4-은가루를 진한 황산과 함께 가열하거나, 진한 질산은 용액에 황산을 넣어 얻는 무색 결정. 광택이 있고 물에 잘 녹지 않으며, 묽은 황산에 잘 녹는다옥살산나트륨Na2C2O-백색의 결정성 분말이며, 분자량 134.0이다. 물에는 조금 녹지만, 에탄올과 에테르에는 녹지 않는다.중크롬산칼륨K2Cr2O72.61중크롬산나트륨 용액에 칼륨 화합물의 염을 넣어 만든 주황색 결정. 강력한 산화제로 독이 있다.3 실험방법- COD의 개념과 측정법을 파악하여 이를 통해 수중의 오염도를 확인하는 실험이다 독성이 강한 폐수의 정화에 응용할 수 있어야 한다. 이번 실험은 중크롬산 칼륨법과 과망간산 칼륨법으로 시약제조를 직접해서 실험을 한것이 아니라 COD 측정기계를 이용한 실험이었다. 가열하는 시간은 2시간이었는데 증류수와 방류수를 마이크로 피펫을 이용하여 각각 1ml씩 채취하여 측정부에 넣고 가열시킨후 COD 장치에 넣고 파장을 쪼이면 COD의 값이 측정된다. 증류수를 넣은 측정 용기를 먼저 넣고(이 증류수의 값이 기준 값이 된다) 측정한후 나머지 실험 결과를 기록하였다.Experimental procedure (시험방법 및 순서)1. 준비해둔 시약에 각각 피펫으로 1ml씩 증류수와 방류수를 넣는다2. 2시간동안 heating 시킨다.3. heating 시킨후 Speactrophotomete측정할 때 주의할점은심하게 흔들지 말고 옷이나 까칠한부분에 닦지 말아야한다 측정값이 달라 질수있으므로4. 공기중에 30분간 . heating시킨것을 식힌다.5. Speactrophotomete 넣고 값을 측정한다1) Speactrophotomete ON으로 한다2) program #(COD HR)3) dail 돌려서 파장을 맞춘다4) Zero 잡는다5) 측정하고자 하는 시약을 넣고 Data를 읽는다 [Read]①중크롬산에 의한 산소소비량1) 0.25 N 황산제일철 암모늄(FAS) 용액에 농도계수를 구한다a. Erlenmeyer flask 에 100ml 증류수를 넣는다b. 0.25 N 중크롬산칼륨 용액 10ml 넣는다c. 혼합하면서 30ml 농황산을 가하고 냉각한다.d. 2~3방울 페로인 지시약 첨가한다.e. 0.25 N FAS 용액으로 titration한다농도계수(f)= 10 / x , (x : titration에 요한 FAS 용액 ml수)② Codcr 측정a. 갈아맞춘 300ml 의 환류 Erlenmeyer flask 3개 준비한다.b. blank 측정의 갈아맞춘 환류 Erlenmeyer flask 에는 증류수 20ml을 넣고 sample 측정(볼실험)의 갈아맞춘 환류 Erlenmeyer flask 에는 검수량 x ml와 증류수 총액이 20ml가되도록 하여 넣는다c. 0.4g 의 황산 제2 수은 시약 분말을 각각 갈아맞춘 Erlenmeyer flask에 넣고 잘 흔들어 섞어준다d. 각각에 0.25N의 중크롬산 칼륨 용액 10ml을 dispensette을 이용해 넣는다e. 각각 갈아 맞춘 Erlenmeyer flask 에 가열시 용액이 튀는 것을 막기 위해 유리구슬을4~5개 넣는다f. 갈아맞춘 Erlenmeyer flask를 흔들어 돌리면서 황산_황산은 용액 30ml를 천천히 첨가g. Liebig's condenser에 flask 부착. 2시간 정도 환류 냉각시키며 가열h. 혼합액을 2시간 정도 강련후 2시간 정도 식힘i. 검액을 20ml 사용하였을 때 flask에 물을 80ml 가해 총 140ml가 되게 한다j. 혼합액에 ferroin indicator 2~3방울 첨가k. 0.25N에 황산제일철 암모늄 표준용액(FAS용액) titration한다③. KMnO4에 의한 CODa. 두개의 둥근 바닥 플라스크에 각각 증류수 100ml을 취한다.b. 두 플라스크 중 하나에는 (1+2)H2So4 10ml를, 다른 하나의 플라스크에는 (1+2)H2So4와 0.025N Na2C2O4를 각각 10ml씩 취한다c. 수욕 상 100℃에서 30분간 가열한 후, 액온이 60~70℃가 되도록 유지하면서 0.025NKMnO4로 적정한다.d. 계산식f=10 / (b-a)b : (1+2)H2So4와 0.025N Na2C2O4의 적정에 소비된 0.025N KMnO4량(ml)a : (1+2)H2SO4의 적정에 소비된 0.025N KMnO4량(ml)④ CODmn 측정a. 둥근바닥 flask에 시료 채취한다b. (1+2)H2So4 10ml 넣고 AgSo4 1g 넣고 교반후 수분간 방치한다c. 0.025N KMnO4 10ml 넣고 100℃에서 30분간 끓인다d. 0.025N Na2C2O4 10ml 넣으면 무색으로 변색이 일어난다e. 60~70℃ 유지하며 0.025N KMnO4 적정무색 → 분홍색을 띠는 것이 종말점⑤ 증류수 100ml를 공시험으로 실시한다.4. 실험이론< 염산, 질산이 아닌 황산만 쓰는 이유는? >염산은 그 자체가 KMnO4와 반응하여 염소가스를 발생함으로 COD 증가요인이 된다.그러기 때문에 은이온을 넣어서 염화이온을 없애는 것입니다.< 실험법에 따른 측정원리 >COD는 실험의 목적에 따라 측정방법이 세 가지로 나뉘어 진다. 일반적으로 CODMn으로 표시하는 산성조건에서의 측정은 음용수나 일반하천의 화학적 산소요구량 측정에 이용되며, CODOH로 표시하는 알카리성 조건에서의 측정은 하수시험에 주로 이용된다. 중크롬산칼륨에 의한 산화 정도에 따라 화학적 산소요구량을 측정하는 CODCr의 경우, 다른 방법에 비해 산화율이 월등히 높아 방향족탄화수소 등을 제외한 유기물질은 80%이상 분해한다. 다만 CODCr은 2차 공해를 유발하고 분석시용이 높으며 측정시간이 긴 단점이 있다.가. 산성 100℃에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소요구량시료를 황산산성으로 하여 과망간산칼륨 일정과량을 넣고 30 분간 수욕상에서 가열반응 시킨 다음 소비된 과망간산칼륨량으로부터 이에 상당하는 산소의 양을 측정하는 방법이다. 염소이온이 2,000 ㎎/L이하인 반응시료(100 ㎎)에 적용하며 그 이상일 때는 나. 알칼리성법에 따른다.나. 알카리성 100℃에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소요구량시료를 알칼리성으로 하여 과망간산칼륨 일정과량을 넣고 60 분간 수욕상에서 가열반응 시키고 요오드화칼륨 및 황산을 넣어 남아있는 과망간산칼륨에 의하여 유리된 요오드의 양으로부터 산소의 양을 측정하는 방법이다.다. 중크롬산칼륨에 의한 화학적 산소요구량시료를 황산산성으로 하여 중크롬산칼륨 일정과량을 넣고 2 시간 가열반응 시킨 다음 소비된 중크롬산칼륨의 양을 구하기 위해 환원되지 않고 남아 있는 중크롬산칼륨을 황산제일철암모늄용액으로 적정하여 시료에 의해 소비된 중크롬산칼륨을 계산하고 이에 상당하는 산소의 양을 측정하는 방법이다. 따로 규정이 없는 한 해수를 제외한 모든 시료의 중크롬산칼륨에 의한 화학적 산소요구량을 필요로 하는 경우에 이 방법에 따라 시험한다.< COD법, COD법 의 비교 >COD법과 COD법의 측정원리는 비슷하다. 수중에 유기물을 산화시키는 방법으로 물을 검사하는 것이다. 하지만 COD이 COD법보다 정확한 수치가 나오기 때문에 보편적으로 사용한다. COD은 수치가 정확한 대신 시약의 가격이 비싸고 수은을 사용하기 때문에 환경오염정도가 더 심하게 나타나게 된다.< 화학적 산소 요구량 (COD) >폐수의 유기물 함유도 측정을 위한 중요한 척도이다. COD란 화학적으로 산화 가능한 유기물을 산화하는데 필요한 산소 요구량이다. COD도 BOD와 마찬가지로 폐수내의 유기물을 간접적으로 측정하는 방법으로 유기물을 화학적으로 산화시킬 때 얼마만큼의 산소가 화학적으로 소모되는가를 측정하는 방법이다. COD는 산화제(KMnO4 및 K2Cr2O7)로 BOD는 미생물에 의해 산화시킨다.

공학/기술| 2009.04.29| 4페이지| 1,000원| 조회(101)

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세라믹_세퍼레이터

세라믹 세퍼레이터(Ceramic Separator)목 차1.주제 선정 동기2.세라믹 세퍼레이터 정의3.세라믹 세퍼레이터 제조방법4.알루미나의 특징5.이산화규소의 특징6.다른 세퍼레이터와의 비교7.세라믹 세퍼레이터의 장단점8.세라믹 세퍼레이터 현재 사용 현황9.세라믹 세퍼레이터의 앞으로의 기대성10.역할 분담1. 주제 선정 동기예전과 비교해 볼 때 요즘 휴대폰은 믿을 수 없을 만큼 얇고 가벼워졌다. 지갑 안에 쏙 들어갈 정도다. 노트북 컴퓨터도 마찬가지. 불과 얼마 전까지만 해도 무게 때문에 쉽게 들고 나갈 수 없었지만 이젠 그렇지 않다. 모두 배터리를 작고 가볍게 만든 덕분이다.휴대용 기기들이 급격히 보급 확산되면서 이 이차전지 시장이 크게 주목받고 있다. 특히 화석연료고갈, 지구온난화 등의 문제로 세계 자동차 업계가 전기자동차 등 친환경자동차 개발 쪽으로 전략을 급선회하면서 이차전지는 세계 산업계의 핫이슈로 급부상하고 있다.이런 이차전지의 양극과 음극의 접촉을 막는 세퍼레이터(Separator)는 현재 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 고분자 소재가 사용된다. 그러나 강도와 내열 특성이 좋지 않아 발열, 발화 사고의 가능성을 내포하고 있다. 반면 세라믹 세퍼레이터는 고분자막의 단점인 강도와 내열 특성을 현저히 개선시킨 부품으로 하이브리드 자동차 등 대용량 리튬이차전지를 상용화하기 위해 꼭 필요한 소재라고 할 수 있다.우리1조는 에너지 효율을 더 높일 수 있고 녹색성장, 그린에너지에 조금 더 근접할 수 있는 이러한 연구와 개발의 현황과 전망 등에 대해 조사를 하고자 본 주제를 선정하게 되었다.리튬이온이차전지가 4대 핵심 재료로 이루어져 있다는 것은 전지를 접하는 사람이면 누구나 알고 있는 내용이다. 사실 4대 핵심 재료는 리튬이차전지 뿐만 아니라 전지의 기본 4대 재료이다. 전지는 Anode와 Cathode 즉 양극과 음극이 있어야 하며, 이 두극 사이에 전자를 이동시켜줄 캐리어 물질로써 전해질(또는 전해액 ; 대개 액체 형태로 되어 있기 때문에)이 사용된다. 그렇게 만든 분리막이 건식법에 의한 분리막이다. 이 늘어난 비닐이 열을 받으면 급격하게 오므라든다. 또 조금 많이 구멍 난 곳이 있으면 내구성이 약해져 쉽게 찢어질 수 있을 것이다.이런 현상이 리튬이차전지용 분리막에서도 동일하게 나타난다. 16개의 분리막 관련 특성 평가 항목 중 8개가 이차전지의 안전과 관련된 것이다. 그만큼 분리막은 이차전지의 안전과 직결된 재료이다.이차전지에 요구되는 성능은 고용량화 및 고출력화이다. 때문에 이로 인한 전지의 안전성을 계속해서 증가할 수밖에 없는 상황이다. 리튬이온전지에 사용되는 분리막은 폴리올레핀 계열의 필름이 널리 사용된다. 그런데 폴리올레핀은 고온에서 열수축이 심하며, 물리적으로도 취약하다. 전지의 고온 저장, 과충전 등은 분리막의 열적 안전성과 관련되고, 못 관통이나 이물질 등에 의한 안전성 문제는 기계적 물성과 관련된 것들이다.??한편, 전지가 대형화됨에 따라, 전해액에 대한 젖음성 문제가 점점 심각해지고 있다. 또한, 전기자동차와 같은 응용이 가시화됨에 따라, 전지의 저가화에 대한 요구 역시 크게 증대되고 있다. 전기자동차용 전지의 경우, 다른 소재들보다도 분리막이 차지하는 원가 비중이 높다는 점을 고려하면, 기술적인 이슈 이외에 이에 대한 해결 역시 절실히 요구된다. 따라서 이와 같은 기존 폴리올레핀 계열 분리막의 여러 문제들을 극복하고자 하는 노력들이 최근 활발하게 진행되고 있다.2. 세라믹 세퍼레이터란?무기복합분리막(Inorganic composite separators)이라고도 불리며, 적은양의 바인더를 사용하여 매우 작은 크기의 무기물 입자들을 서로 연결하여 제조한 분리막을 의미한다. 이러한 분리막은 액체 또는 기체 환경의 혼합 물질에 대해 원하는 입자 등에 대해서만 선택적 투과 및 분리를 하는 제품을 말한다. 따라서 세라믹 세퍼레이터는 세라믹을 분리막의 재료로 하여 선택적 투과가 일어날 수 있도록 만든 분리막을 말한다. 무기물 입자들의 높은 친수성과 큰 비표면적으로 인해, 세라믹 분리막은 전해액에 대해 형성방법일반적으로 건식법과 습식법으로 분류한다. 건식법의 경우 용매를 사용하지 않아 제조 용이성이 있으나, 일축연신(uniaxial stretching)공정에 의존하여 기공의 형태가 슬릿 형태만으로 존재하며, 기계적 강도가 방향 의존성을 가지는 단점이 있다. 건식법은 필름을 제조하고 이를 열처리(annealing)하고 저온에서 연신에 의해 미세 기공 초기 상태를 형성하고, 고온에서 계속 연신하여 최종 기공 구조를 형성한다. 습식법은 수지 안에 액상탄화수소 혹은 다른 저분자량 물질을 혼합하여, 가열 용융 후 사출에 의해 시트를 형성하는 방법으로 이후 용매를 추출해내게 된다. 건식법은 열처리에 의한 고분자의 결정 성정과정 이후 연신 공정에서 기공을 형성하는데 반해, 습식법은 혼합물의 압출 성형 이후 요앰 추출 및 연신 공정을 거쳐 기공을 제조하게 된다.세라믹 세퍼레이터 형성방법에 관한 것으로, 활물질이 도포된 극판 위에 세라믹 층을 균일하게 코팅함으로써, 안전성을 향상시킬 수 있는 세라믹 세퍼레이터 형성방법에 관한 것이다. 극판의 한 면에 용매를 코팅하는 1차 코팅 단계, 상기 1차 코팅된 극판에 세라믹 세퍼레이터용 페이스트를 코팅하는 2차 코팅 단계 및 상기 2차 코팅된 극판을 건조시키는 단계를 포함하는 세라믹 세퍼레이터 형성방법인 것을 특징으로 한다. 따라서 세라믹 세퍼레이터용 페이스트를 도포하기 전에 다공막의 활물질이 도포된 극판에 용매를 도포하는 과정을 거침으로써, 페이스트(paste) 및 혼합 용매가 다공질의 간극 사이로 침투하여 표면에 발생되는 핀 홀 현상을 방지할 수 있다. 또한, 세라믹 세퍼레이터 층을 균일하게 할 수 있으며, 안전성을 향상시킬 수 있다.LG화학Polyolefin계 세퍼레이터 위에 세라믹을 코팅하여 제작데구사부직포 위에 세라믹을 코팅하여 제작마쯔시타전극판 위에 세라믹 층을 도포Asahi-HighporePolyolenfin계 세퍼레이터와 세라믹 입자의 하이브리드화-데구사 : 독일화학 전문 업체 데구사(Degussa)가 세라믹 세퍼레이화물을 탈수하여 생기는 결정성이 나쁜 -산화알루미늄이 있으며, 또 δ, ζ, η, θ, κ, x, ρ, 등도 알려져 있다.인체에 영향을 미치는 것은 활성알루미나로 된 세라믹은 유해 성분을 흡착하는 성질이 있을 수 있고 세라믹화 된 산화알루미나는 물속에 녹아들어가지 않습니다.알루미나에는 α,γ 2종류의 기본형이 있지만, α형이 가장 안정하다. 천연적으로 산출되는 보크사이트나 다이아스포아 등의 수화물을 燒成하여 얻을 수 있는 육방정계에 속하는 백색분말로 되어 있다. 비중 3.95∼3.98, 굴절률 1.7604∼ 1.7686, 융점 2,053℃로, 백색안료로 이용되고 있고, 고순도의 금속 알루미늄 팔레트에서의 微粉 α-알루미나는 전자, 절연재료, 단결정, 고알루미나質 자기에 사용된다.사파이어는 기본적으로 산화 알루미늄, 혹은 알루미나 단결정을 기본으로 하는 결정질입니다. 산화 알루미늄의 화학식은 AlO, 분자량 101.96 이며 보크사이트나 수산화알루미늄 등을 500℃에서 가열하면 탈수되어 우선 알루미나가 되고, 다시 1000℃ 이상으로 가열하면 α 알루미나가 얻어지는데 α 알루미나의 광물명이 바로 코런덤(corundum)입니다. 알루미나는 결정구조가 거칠고 물을 잘 흡수하며 양쪽성 화합물이기 때문에 산과 염기에 녹기 쉬운 반면에 코런덤은 빽빽한 결정구조를 가지고 있기 때문에 단단하며 녹는점 2050℃, 밀도 4.0으로, 물에 녹지 않고 산에도 녹기 어렵습니다.α알루미나에 산화크롬 CrO 이 0.2％ 정도 포함된 것이 루비이며 산화티탄 TiO₂이나 산화철(Ⅲ) FeO을 0.1∼0.2％ 포함하는 것이 사파이어입니다. 이들 광물은 모두 다이아몬드 다음으로 단단하며 모스굳기는 9입니다. 코런덤이 단단한 이유는 결정을 이루고 있는 산소 원자가 육각기둥 모양을 이루면서 빼곡히 채워져있는 육방 밀집 구조를 하고 있기 때문입니다.천연산 코런덤은 금강사(金剛砂)라고도 하며 보석뿐만 아니라 연삭 및 연마제로도 이용됩니다. 루비와 사파이어는 인공적으로도 제조되어 시계의 베어링과 선긋 EH한 입도분포가 균일한 알루미나를 이용하여 소결체를 만들 경우 비교적 저온에서 균일한 결정 입자로 구성된 치밀한 소결체를 얻을 수 있다. 이와 같은 소결체에서는 강도 저하의 원인이 되는 기공이나 이상 입자가 적으며 보통 알루미나를 이용하여 만들어진 소결체에 비하여 극히 큰 기계적 강도를 얻을 수 있다.-소결체의 전기저항알루미나 소결체의 전기저항은 알루미나 함량의 영향이 매우 크다. 전기절연성이 요구되는 용도에는 저소다알루미나가 쓰인다.-내열성이 우수-경도가 높고 내마모성이 우수-전기절연성이 우수[용도](1) 소결 알루미나, 소결뮬라이트, 소결스핀넬(2) 용융 알루미나, 용융뮬라이트, 용융스피넬(3) 성형케스터블 내화물(4) 세라믹섬유, 유리 섬유(5) 유리, 용융제(6) 고알루미나질자기(7) 격리관(분리기), 분리막(8) 내마모부품, 메카니칼 씰, 내산부품, 전기절연부품5. 이산화규소(SiO2)실리카라고도 한다. 천연에는 석영, 트리디마이트(인규석), 크리스토발라이트 등 결정형이 다른 몇 가지 변태가 있다. 석영은 장석류에 이어 풍부하며 지구상의 여러 곳에 분포하여 지각의 12%를 차지한다. 가용성 규소의 염류 수용액에 적당한 산을 가해 증발, 건조하면 비결정 물질을 얻는 다. 비결정성인 것을 용제를 사용하여 적당한 온도와 압력으로 융해, 고화하면 3가지 변태(석영 , 인규석 , 홍연석)를 얻을 수 있다. 순수한 것은 무색투명한 고체이고, 분자량 60.09이다. 천연산은 불순물을 함유하므로 불투명 또는 유색인 것도 있다. 규소를 4개의 산소가 둘러싼 정사면체인 SiO4를 기본단위로 하고 모든 산소를 규소가 공유하여 3차원적으로 연결된 거대 분자구조를 가지고 있다. 이때의 SiO4의 사면체 배열에 EK라서 석영, 인규석, 홍연석의 차이가 생긴다. EH 이 배열이 불규칙한 것이 석영 유리이고, 결정 이산화규소를 융해하여 냉각하면 석영유리가 된다. 산에 녹지 않지만 알칼리 용융 또는 탄산염 융해 등에 의하여 가용성인 규산염이 된다. 진한 알칼리 수용액에도 서서히O

공학/기술| 2012.02.12| 16페이지| 1,000원| 조회(223)

신소재, 알루미나, 신소재공학, 세라믹 세퍼레이터, 이산화규소, 세라믹 세퍼레이터..

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몰리브덴_보고서

1. 몰리브덴의 정의1가. 몰리브덴 (Mo)1나. 몰리브덴 삼산화물, Molybdenum trioxide (MoO3)32. 산화몰리브덴(MoO3) 특성 및 성질4가. 삼산화몰리브덴의 구조4나. 전구체(precursor)53. 몰리브덴 삼산화물의 현재6가. 몰리브덴 삼산화물의 이용61) Mo 몰리브덴62) 화학 반응의 촉매6나. 몰리브덴 삼산화물의 경제성71) 페로 몰리브덴 가격 하락 (2008.09.26)72) 수요 약세로 몰리브덴 가격 하락 (2011.03.21)73) 몰리브덴 수요 증가 가능성 (2011.09.21)74. α-몰리브덴의 미래8가. 향후 분야81) 리튬, 리튬이온전지82) 광촉매83) Optical switches94) Nanowires10나. 경제성101) 세계 몰리브덴의 매장량과 생산량102) 몰리브덴 시장전망115. 출처12그림 1 1그림 2 3그림 3 팔면체들이 산소 원자를 공유하여 층을 형성4그림 4 삼산화 몰리브덴 구조4그림 5 삼산화 몰리브덴4그림 6 Molybdenite의 Molybdite6그림 7 7그림 8 광촉매8그림 9 페로브스카이트형 구조9그림 10 Smart Glass9그림 11 세계 매장량10표 1 몰리브덴의 화학적 특성1표 2 몰리브덴의 물리적 특성2표 3 Different decolorization rates of bulk MoO3 and MoO3 nanowires8표 4 세계 Molybdenum 정광 생산(톤)10- -1. 몰리브덴의 정의가. 몰리브덴(Mo)몰리브덴은 주기율표 6족에 속하는 은회색 금속으로 매우 단단한 전이금속이다. 비중 10.22에 용융점이 매우 높으며(2,610℃) 열전도율이 좋고(·) 열팽창률이 낮아(·) 주로 합금, 전극봉과 촉매제로 쓰이며 합금원료로 쓰여 철강, 초합금강에 마모와 부식에 대한 저항성을 높이기 위한 합금 첨가제로 주로 사용하는 내화성 금속이다. 필요한 정도의 제련성을 얻기 위해 주로 산화몰리브덴(MoO3)이나 페로 몰리브덴(Fe-Mo) 형태로 기타 합금과 혼합하여 사용한다.cal PropertiesElement Classification:Transition MetalDensity(g/cc):10.22Melting Point(K):2890Boiling Point(K):4885Appearance:silvery white, hard metalAtomic Radius(pm):139Atomic Volume(cc/mol):9.4Covalent Radius(pm):130Ionic Radius:62 (+6e) 70 (+4e)Specific Heat(@20°CJ/gmol):0.251Fusion Heat(kJ/mol):28Evaporation Heat(kJ/mol):~590Debye Temperature(K):380Pauling Negativity Number:2.16First Ionizing Energy(kJ/mol):684.8Electron Configuration:[Kr] 5s1 4d5Oxidation States:6, 5, 4, 3, 2, 0Lattice Constant(A):3.15표 몰리브덴의 화학적 특성- -physical propertiesPropertyValueAtomic Number42Atomic Weight95.94Atomic Volume9.41Lattice TypeBody Centered CubeNatural Isotopes92, 94, 95, 96, 97, 98, 100Density at 20°C10.22 gr/ccMelting Point2610 °CBoiling Point5560 °CLinear Coefficient of Thermal Expansion4.9 x 10-6/°CThermal Conductivity.35 cal/cm2/cm °C/secSpecific Heat.061 cal/g/ °CElectrical Conductivity30% IACSElectrical Resistivity at20°C5.7 microhms-cmTemperature Coefficient of Electrical Resistivity.0046조그림 삼산화 몰리브덴기체 상태에서 세 산소원자는 중심에 있는 몰리브덴 원자와 이중결합을 생성한다. 고체 상태에서는 무수 몰리브덴산화물은 사방정(斜方晶)구조)에서 뒤틀린 MoO6 층으로 이루어져 있다. 이 팔면체는 모서리를 공유하고 체인을 형성하는데 층을 형성하기 위해 산소원자가 cross link를 이루고 있다. 팔면체는 하나의 (non-bridging인 산소 쪽으로) 짧은 몰리브덴-산소 결합이 있다.나. 전구체(precursor)몰리브덴을 얻기 위해 보통 산화몰리브덴(MoO3)을 900~1000℃에서 수소에 의해 환원시키는 방법이 쓰이며, 이 밖에 융해염의 전기분해 또는 테르밋법에 의해서 환원시키는 방법도 쓰인다.3. 몰리브덴 삼산화물의 현재현재 몰리브덴 삼산화물은 널리 산업용으로 사용되고 있는 중이다. 주로 사용되는 곳은 철강 및 기타 부식 방지 합금의 첨가제이다. 또한 산업용 촉매, 안료, 작물, 양분, 유리, 세라믹 및 에나멜, 폴리에스테르, 폴리비닐 염화물 수지에 대한 방염제의 한 구성 요소이자 화학시약으로 몰리브덴 제품을 생산하는 데도 사용된다.가. 몰리브덴 삼산화물의 이용1) Mo 몰리브덴상업적으로 생산되는 대부분의 몰리브덴은 휘수연광(Molybdenite)에서 산출된다. 선광된 광물에 과량의 공기를 불어넣어 배소하면 몰리브덴 삼산화물()이 되며, 이 화합물을 계속 처리하면 최종적으로 몰리브덴이 얻어진다. 몰리브덴이 주성분인 합금과 몰리브덴 금속 자체는 대부분의 다른 금속이나 합금이 녹는점 이상에서도 강도가 유지된다. 몰리브덴 삼산화물에서 얻은 몰리브덴은 내열성·내식성이 뛰어나서 철 합금과 비철합금의 제조에 합금제로 중요하게 쓰인다. 몰리브덴은 철과 강철의 경도를 가장 많이 증가시키는 원소이며, 담금질이나 뜨임처리를 한 강철의 인성(靷性)을 증가시키는 데에도 쓰인다. 제약공정에 사용되는 스테인리스강 및 자동차 내장제에 쓰이는 크롬강처럼 높은 내식성이 요구되는 경우 소량의 몰리브덴을 첨가하면 이 성질이 훨씬 향상된다.그림 Molybdenite의 M이 계속 하락하였다. 산화 몰리브덴 가격은 지난주 파운드당 $17.40∼17.80에서 $16.80∼17.20, 페로몰리브덴 가격은 kg당 $42.00∼43.50 에서 $41.75∼43.00로 하락하였다.3) 몰리브덴 수요 증가 가능성 (2011.09.21)현재 전 세계 몰리브덴의 가채광량(금속량)은 8590톤 수준으로, 이 중 약 90%가 미국, 중국, 칠레, 캐나다의 4국에서 생산된다. 몰리브덴은 선진국형 산업에 소요량이 많은 금속으로 철의 질 향상에 주로 쓰이며, 최근에는 연료절감을 위한 금속재료, 석유정제사업의 촉매제 등 다양한 분야에 활용되는 금속이다. 2008년 금융위기로 인해 위축되었던 몰리브덴을 포함한 원자재 시장이 2009년 이후 꾸준히 성장하고 있으며, 특히 몰리브덴의 경우 여름시즌 제강업계 휴가철 종료와 함께 최근 수요가 빠르게 증가하고 있어 몰리브덴 가격이 지난 2개월간 15% 이상 인상되고 있다. 특히 최근 몰리브덴 가격이 빠르게 상승하고 있어 몰리브덴 시장의 매출 증가가 기대된다.4. α-몰리브덴의 미래가. 향후 분야1) 리튬, 리튬이온전지α-몰리브덴은 금속이긴 하지만 전기 저항성이 낮고, 녹는점이 높기 때문에 화학적, 열역학적으로 안정하다. 이러한 특성 때문에 향후 여러 분야에 적용이 가능할 것으로 기대가 되는데, 그 중 첫 번째로 소개할 분야는 리튬, 리튬이온전지에의 적용이다. 현재 음극 소재로는 흑연이 주로 사용되고 있지만, 흑연은 에너지 밀도가 낮고 충전 용량이 적다는 문제점이 있다. 흑연 대신에 α-몰리브덴을 사용하게 되면 뛰어난 전기활동을 기대할 수 있다. α-몰리브덴은 Van der Waals gap으로 나누어진 층간구조를 형성하기 때문에 리튬 이온이 빠르게 확산될 수 있는 채널 역할을 수행할 수 있다. 이에 Anode 소재로 α-몰리브덴을 사용하게 되면 기존의 음극물질보다 Reversible하여 보다 많은 사이클을 돌아도 안정하고, capacity능력도 뛰어나 리튬, 리튬 이온 전지는 휴대 가능한 전자기기로서 그 중요도가 switches이다. 대표적인 예로는 MoO3의 감전발색성을 이용한 Smart Glass가 있다. 사방정계(orthorhombic) 구조를 가진 MoO3 α상과 단사정계(monoclinic)) 구조를 가진 MoO3 β상은 층으로 이루어져 있다. MoO3가 감전발색성을 띠는 이유는 산소가 모자라는 α상과 β 상의 페로브스카이트형 구조와 관련되어 있다. 이러한 구조로 인해 열, 빛 또는 전기적 자극에 의해 시각적인 변화가 일어나게 된다. 다원자가의 산화수와 전자띠 구조가 있는 페로브스카이트형 구조는 이온의 층간 삽입이나 제거에 적절한 전달자 역할을 해주어 푸르스름하게 보인다. 이 시각적 조절(착색/표백) 원리를 응용하여 스마트 유리, 방현성 코팅이나 디스플레이 등의 분야에 효과적으로 적용할 수 있다.그림 페로브스카이트형 구조그림 Smart Glass4) Nanowires마지막으로는 앞으로 적용이 기대되는 분야를 소개할 것이다. Molybdenum oxide Nanowires와 nanowires applications는 아직 많이 발전된 산업 분야는 아니지만 기술이 발달하여 nanowires 형태를 보다 쉽게 제조가 가능해지게 된다면, 현재 Molybdenum oxide가 사용되는 분야에서 더 좋은 효율을 얻을 수 있을 것이다. 또한 다른 분야에도 적용될 가능성이 높아질 것이다.나. 경제성1) 세계 몰리브덴의 매장량과 생산량그림 세계 매장량자료: USGS, 신한금융투자위의 차트는 세계 Molybdenum 매장량을 나타낸 것이다. 차트를 보면 알 수 있듯이 중국, 러시아 순으로 많이 매장되어있다. 이것은 아래 표에 중국의 정광 생산량이 가장 많은 이유와 직접적인 관계가 있다.‘09‘10중국93,50094,000미국47,80056,000칠레34,90039,000페루12,30012,000캐나다8,8409,100기타23,66023,900합계221,000234,000표 세계 Molybdenum 정광 생산(톤)자료: USGS, 신한금융투자2) 몰리브덴 시장전망2008년 리만

공학/기술| 2012.02.12| 16페이지| 1,000원| 조회(566)

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