우리가 살면서 오늘 날씨를 궁금해 하는 것은 당연한 일상생활이다. 그래서 일기예보를 수시로 본다. 하지만 일기 예보가 10번 맞다가도 1번 틀려버리면 사람들은 일기예보는 믿을 수 없다고 단정지어버리면서 또 일기예보를 본다. 날씨는 분명히 매일매일 , 심지어 매 시간마다 변한다. 그렇기 때문에 우리는 좀 더 정확한 날씨를 알고 싶어 하는 호기심이 생긴다. 그 점에서 ‘기후변동’이라는 책은 우리의 호기심을 풀어줄 수 있는 책이다. 이 책에서는 다소 화학적인 반응식이나 전문지식이 나왔지만 나에게는 더 좋은 흥미꺼리가 되었다.모든 형태의 시스템은 몇 가지 공통적인 특징을 가지고 있다. 그 중 가장 기본적인 특징은 시스템이란 상호작용을 하면서 서로 연관되거나 의존하는 여러 구성요소들이 모여 이루어진 하나의 집합체라는 것이다. 그리고 또 다른 특징은 역동적이라는 것이다. 이것은 시스템이 자신의 추진력과 자신의 내부 또는 외부에서 오는 충격에 대하여 끊임없이 대응한다는 것이다. 만약 지구가 하나의 시스템으로 인정된다면, 생태학자들이 사용하는 용어들로 그 기능과 과정을 설명할 수 있을 것이다. 지구 시스템의 에너지원, 즉 추진력은 태양복사와 아주 작은 양이기는 하지만 지구의 뜨거운 내부 중심부로부터 방출되어 나오는 열이다. 식물계는 지구 시스템의 일차 소화 기관이고 생각할 수 있다. 기후도 분명히 바로 이 경우에 해당하는 시스템요소중 하나이다.통상적으로 기후는 수십 년의 기간을 동해 관측된 평균 기상 조건을 말하며, 기온, 풍속, 강수 등의 특성으로 표현된다. 기후는 그 효과와 시간적 규모의 측면에서 매우 다양한 지구 시스템인 다섯 가지 권역에 의해 영향을 받는다. 대기권 (atmosphere), 생물권 (biosphere), 수권 (hydrosphere), 빙설권 (cryosphere), 토양권(pedosphere) 등이 있다.이 중 가장 급하게 변화하는 대기권은 낮 동안의 가열과 밤 동한의 냉각 같은 외부의 힘에 빠르게 대응한다. 대기권은 사람들이 가장 직접적으로 노출되절부터 길게는 수백 년에 이르는 기간 동안 기온과 대기 순환에 영향을 끼친다. 바다는 기후에 매우 중요한 요소로 지구에 도달하는 태양복사열의 상당 부분을 흡수한다. 빙설권은 그 권역을 이루는 물질의 성분이 아니라 물리적 특성에 의해 정의된다. 즉 평균 온도가 물의 어는 점 이하인 지구의 표면을 지칭한다. 눈과 얼음으로 덮인 육지나 바다는 태양복사 에너지를 더 많이 반사하기 때문에 지표면의 가열 정도를 상당히 감소시킨다. 지구 시스템에서 가장 느리게 움직이는 지역은 토양권으로 지표면의 단단한 지각의 일부분이다. 토양권은 수천만 년에 걸친 지각 이동을 통해 진화한 대륙 위에 얹혀 있다.이처럼 많은 요인들이 오랜 시간동안 여러 단계를 거쳐 변화, 발전 해왔다는 것이다. 이러한 진화는 대기권?지권?해양사이의 화학적 순환 과정, 대륙이동, 화산 폭발에 의한 대륙의 변형, 태양복사 에너지의 강도 변화, 그리고 식물 동물계와 대기의 상호 작용에 따른 결과이다. 그러므로 이러한 요소가 지구 생성 이후 어떻게 발전해 왔는지를 이해할 필요가 있다.과거 선캄브리아대 시대에는 지층과 암석은 심하게 변성되어 기후의 변동을 거의 알 수 없으나 약 7억년전에 넓은 지역에 걸쳐 빙하의 작용이 있었던 것으로 추정된다. 선캄브리아 후기 약 20억년 동안은 온난한 기후와 한랭한 기후가 반복되었다. 캄브리아기에는 오늘날보다 더 따뜻하였으며, 오오도비스기 후기에 온도가 떨어져 한랭한 기후로 변하였다. 고생대에는 대부분 온난하였으나 말기에 빙하가 내습하여 남극대륙, 남미, 아프리카, 호주, 인도등에 빙하 분포하게 되었다. 중생대의 기후는 일반적으로 고생대와 신생대에 비하여 더 온난하였던 것으로 추정된다. 삼첩기는 온난하였으나, 건조한 기후가 우세하였으며, 쥬라기에는 온난한 상태가 지속되었다. 전체적으로 보아 초기에서부터 말기에 이르는 방향으로 점차 한랭해져서, 중생대 말기에 최저 온도로 떨어졌다. 제 3기에는 중생대의 온난한 기후가 지속되다가 제 3기 후반부터 한랭해지기 시작하여 제 4기에는 4회의 과정으로부터 시작된다. 후빙기의 기후 변화 주기는 크게 급격한 변화를 보이며 오늘날에 가까운 기후를 보이는 기후 회복기(17,000~9,000BP), 따뜻하고 안정된 기후의 고온기(9,000~5,300BP), 지구 기온이 내려가며 불안정한 기후 하강기(5,300~ )로 나눌 수 있다.최근의 기후 변동의 원인에는 ① 대기 조성의 변화: 이산화탄소(CO2), 메탄가스(CH4)등 온실효과 기체(Green House Effect Gases)의 대기 중 농도가 상승하여 지구온난화가 일어난다. ② 지표의 변화 ③ 대기의 투과율 변화: 화산 폭발때 분출되는 화산재나 먼지 등이 오랫동안 대기중에 떠 있으면서 태양광선을 차단하게 되면 기온이 낮아진다. ④ 태양 활동의 변화: 태양이 방출하는 에너지양은 일정하지 않다. 지구의 기온 기록을 보면 11년의 주기로 변화하는 것을 찾을 수 있는데 이것은 태양의 흑점수의 변화 주기와 대체로 일치한다. ⑤ 지구 자전축의 경사 변화: 41,000년 주기로 변하는 지구 자전축의 경사(obliquity)에 의한 것이다. 지구 자전축의 기울어진 정도는 41,000년 주기로 22.5도에서 24.5도 사이에서 변한다. 현재는 지구 자전축의 경사도가 23.5도이다. 자전축이 덜 기울어져 있을 때에는 지구 중위도 및 고위도 지역에서 여름과 겨울에 걸친 계절의 변이가 크지 않다. 겨울은 온화하고 여름은 서늘하다. 겨울이 따뜻하면 고위도 지역에 눈이 많이 내린다. 대기가 따뜻해지면 수증기를 많이 품을 수 있으므로 산악 지역에 많은 눈이 내린다. 여름이 서늘하면 눈과 얼음이 적게 녹으므로 지표에 쌓인다. 따라서 지구 자전축의 덜 기울어지면 결국 극지방에 보다 많은 빙하가 형성된다. 반면 자전축이 많이 기울어진 때에는 중위도 및 고위도 지역에 기후의 계절 변이가 커진다. 이 시기의 겨울은 춥고 여름은 덥다. 겨울이 추우 면 기온이 낮으므로 눈이 덜 내린다. 결국 지표에는 쌓여 있는 눈 및 얼음의 양은 적어진다. 더욱이 자전측이 많이 기울어져서 여름에는 보다 lion)와 가장 먼 거리에 있을 때(원일점, aphelion)에 지구 대기 상층부에 도달하는 태양에너지 양의 차이는 커진다. 현재 지구는 원에 가까운 궤도에 따라 공전하는 시기에 있다. 근일점에서 태양과 지구 사이의 거리와 원일점에서의 거리 사이의 차이(약 3%)에 따라 대기 상층부에 도달하는 태양 에너지 양은 약 7% 변한다. 이 거리의 차이가 최대(약 9%)로 되면, 이에 따른 태양 에너지 양의 변화는 20%에 이르게 된다. ⑧ 인위적인 요인: 산업화 이후 화석연료의 사용급증과 인구증가로 이산화탄소, 메탄, 아산화질소와 같은 온실기체가 대기 중으로 다량 방출되어 온실효과가 높아진다. 또한 인간은 농업활동과 공업 활동으로부터 온실기체 뿐만 아니라 다량의 미세한 입자도 대기로 방출하여 복사평형에 영향을 미치게 하여 기후변화를 일으키기도 한다. ⑨ 편서풍 파동의 저지 : 상층의 편서풍 파동의 진폭이 보통 때보다 매우 커진 상태로 오랫동안 머물러 있으면 북쪽으로부터 찬 공기가 내려온 곳에서는 이상 저온이, 남쪽으로 부터 따뜻한 공기가 올라온 곳에서는 이상 고온이 나타난다. 또한 이것은 지상의 저기압과 고기압의 이동에도 영향을 주어 거의 움직이지 않고 며칠간 같은 상태를 유지하면서 지상에 가뭄이나 홍수를 일으키기도 한다.최근에 오존층 파괴를 일으키는 원인으로는 첫 번째로 프레온 가스(CFCs)에 의해서 파괴된다. 오존층이 프레온 가스(CFCs)에 의해 파괴된다는 사실을 알게 된 것은 1974년 모리나와 로우랜드 박사에 의해서이다. 그는 성층권 오존이 프레온 가스(CFCs)에 의해 파괴 된다고 발표된 후 11년이 경과한 1985년에 영국 남극 조사팀의 관측 자료를 통해 프레온 가스는 오존 파괴의 주범으로 입증되었고 성층권 화학에 중요한 기체로 등장하게 되었다. 오존층의 파괴의 주원인인 이 프레온 가스는 매우 안전하기 때문에 낮은 대기권에서는 분해되지 않으며 성층권까지 수송된 후 자외선에 의해 분해되어 오존 파괴의 촉매자로 작용하는 염소 분자(Cl)를 방출하게 된다.하여 특히 소화기용 소화제로서 사용된다. 현재 할론은 세계 최고의 소화수단으로 알려져 있다. 시판되는 2종류의 주요 할론 중, 할론 1301은 컴퓨터 룸 전화교환기 은행 금고실 등의 폐쇄된 실내에서의 소화에 사용된다. 할론 1301은 독성이 없기 때문에 노동자가 농도 7%의 가스가 들어있는 실내에서 어떠한 부작용도 없이 약 15분간 작업할 수 있다. 특히 할론 1301은 효과적인 방화제이기 때문에, 누군가가 라이타를 사용해도 불꽃은 나오지만 불은 붙지 않는다. 이렇듯 오존층을 파괴하는 주원인은 프레온 가스와 할론 가스임을 알 수 있다. 이 2가지의 가스들은 오존을 분해하는 촉매작용을 함으로써 오존층을 파괴하고 있는 것이다. 오존층의 파괴에 의한 피해로는 인간의 건강에 대한 영향을 들 수 있다. 오존에 의하여 부분적으로 흡수되는 자외선의 파장 범위는 280~320nm이다. 이 범위의 자외선은 UV-B로 알려져 있으며 피부 그을림, 시력손상, 피부암, 피부주름 및 노화 등의 원인이 된다. 자외선 중에서는 파장이 짧을수록 생물체 조직에 영향이 더욱 큰 것으로 알려지고 있다. 대기 중의 오존은 파장이 짧은 자외선을 긴 광선보다 더 잘 흡수한다. UV-B량의 증가에 따른 피부암 발생 영향은 오존량 1% 감소 시 피부암 발병률은 2% 증가가 예측되고 있다. 오존량 3% 감소 시 미국에서만 매년 18,000여건의 피부암 발생자가 증가할 것으로 전망된다. 피부암의 발생 외에도 UV-B의 증가는 인체의 면역기능의 약화, 피부염의 발생을 증가시킬 수 있다. 오존층의 파괴로 피부암이 증대되는 것은 이미 널리 알려진 사실이다. 일반적으로 자외선이 1% 증가하면 피부암은 4~6% 증가하는 것으로 되어 있다. 또한 오존층의 파괴에 의한 피해로 오존홀의 확대를 들 수 있다. 오존은 이산화탄소와 마찬가지로 온실기체이다. 온실기체의 영향 이외에도 오존층파괴로 인한 태양광선 침투의 증가는 지구기온의 상승을 초래할 것이다. 오존층 파괴로 인한 또 하나의 기후변화 영향은 습도와 증발량의 증가에
국내?외 생분해성 고분자 분류,특성 및 산업적 이해목차제 1 장 생분해성 고분자의 기술동향 분석1. 생분해성 고분자의 정의2. 생분해성 고분자의 종류가． 천연고분자(1) 셸룰로오스(2) 키틴(3) 전분나· 미생물합성 고분자(1) 미생물 폴리에테르계 （PHAP (HB/ V))(2) 미생물 다당류계다． 화학합성계 고분자(1) 폴리글리콜산 (PGA)(2) 폴리락트산(PLA)(3) 폴리카프로락톤 （PLA)(4) 디올／ 디카르복실산계 지방족 폴리에스테르 （PBsA)(5) 폴리 （에테르아미드） 및 폴리 （에스테르우레탄） 계라. 광·생분해 고분자3. 플라스틱의 섕분해도 측정 및 인증가． 생분해도 측정방법 및 국제표준화나． 생분해 인증제도4. 국내의 기술개발 수준 및 현황 비교가． 국내 기술나． 국외 기술5. 전망 및 파급효과제 2 장 생분해성 고분자의 시장 동향성1. 산업의 개요 및 특성가. 산업의 개요나. 활용 형태(1) 환경 분야(2) 의료 분야2. 산업환경 분석가. 외부환경 분석나. 시장 기회요인 및 위협요인 분석(1) 기회 요인(2) 위협 요인3. 국내외 시장동향 분석가. 세계 시장동향 분석나. 국내 시장동향 분석(1) 시장 규모(2) 업체 동향다. 수요 예측(1) 세계(2) 국내라． 사업 전략(1) 정부 측면(2) 기업 측면제 3 장 결 론참고문헌제 1 장 생분해성 고분자의 기술동향 분석1. 생분해성 고분자의 정의생분해성 고분자재료는 “미생물의 작용에 의해 분해되는 고분자 재료”와 “생체 내에서 분해되는 고분자재료”의 두 가지 의미를 내포하고 있다． “생체 내에서 분해되는 고분자재료”는 생체흡수성 고분자재료[Bioabsorbable/Bioerodible Polymer] 로 구별해서 부르는 경우가 많고, Biodegradable Polymer와 구분 지어 다루는 경우가 많으나 근본적으로 Bioabsorbable material중에는 Biodegradable polymer로 개발되어 그 사용용도의 일부로서 Biomedical material로 활용된 경우 와 그 반대vay/ 영국의 Zeneca 등이 있다． 유럽에서는 미국의 CDP사에 의해 생분해성 요구르트 컵이 상업화 되었고， Novamont와 Biotech에 의해 생분해성 쇼핑백， 퇴비화 쇼핑백， 일회용품， 그리고 생분해성 포장용 완충재 등 이 실용화되어 있다．일본은 약 3, 000ton／년 규모의 생분해성 플라스틱 시장을 형성하고 농약병， 쇼핑백， 쓰레기봉투， 농업용 멀칭필름， 완충재 등의 다양 한 용도로 실용화되고 있다. 생분해성 고분자는 세계적으로 어느 정도 생산되어 어떤 용도로 사용이 전개되고 있는지의 실체는 정확하게 보고된 내용이 없다． 또 한 생분해성 고분자의 관세코드가 결정된 것이 없어서 수출입 실적 도 추정치에 머무르고 있다． 생분해성 고분자관련 협회 및 인증기관 의 자료에 의하면 1998년의 세계 생산실적은 2.5만 톤 정도인 것으로 추정하고 있다． 따라서 최근 5년 내에 급속한 생산량의 증가가 이루어졌음을 알 수 있고／ 일부 PLA, 전분계， AP를 중심으로 용도와 물리적 성질이 개량된 고분자 재료를 중심으로 괄목할만한 성장이 있음을 예측할 수 있다． 생분해성 고분자를 생산하고 있는 세계적인 기업의 특징은 기존 개발된 고분자 중 물성개량을 통하여 원가절감 을 목표로 대량생산 체계로 전환시키고 있다는 점이 눈 여겨 보아야 할 점이라 할 수 있다．5. 전망 및 파급효과합성수지는 가구， 주방용품， 가전제품， 각종 일회용 용기， 식료품의 접시 등의 재질로 유용하게 사용되어 현대인의 생활에 있어 떼어놓을 수 없는 존재가 되었다． 그 결과 쓰레기 중에서도 가장 많은 비율을 차지하는 것이 폐합성수지류의 포장재가 되었으며， 재활용 측면 에서 폐수지의 기계선별이 거의 불가능하고 인력 선별 시에도 비용 이 많이 들어 우리의 실정에서는 극히 예외적인 경우를 제외하고는 경제성이 거의 없다， 이와 같은 이유로 합성수지는 대부분 재활용되지 못하고 매립이나 소각처리 되고 있으나， 매립시에는 썩지 않아 수십년이 지나도 매립지가 안정화되지 않으므로 매립장 부지를 타용도로 장기간 사． 향후 수 년 내에 일회용품에 대한 수요가 5,000~10, 000톤 정도에 이를 것으로 전망되고 있다．④ 기타용도생분해성 고분자의 다른 응용 제품의 미국 시장은 1990년대 중반 에는 매우 작았으나， 2000년대에 들어오면서 위생용품， 코팅제， 농업 용 필름 등에 있어서 그 시장이 커지고 있는 중이다．(2) 의료분야일반 의료용 고분자가 생체의 일부를 대체하여 영구적으로 사용되는데 반하여 생체 분해성 분자는 생체의 치유를 돕는 한시적인 재료로 사용되며 그 기능을 다한 후 생체 내에서 신진대사를 통해 소멸된다． 생체 분해성고분자는 그 적용대상이 생체라는 특수성 때문에 생체 내에서 이물질 반응을 일으키지 않아야 하며 전혀 무해한 물질로 분해 되어야한다． 따라서 생체 적합성， 저독성， 멸균성， 가공성， 적절한 초기농도 및 형태의 유지， 완전한 흡수성， 강도상실의 조 철성 등과 같은 요구조건을 만족하는 물질이 생체 분해성고분자로 사용 가능하다． 생체 분해성고분자는 크게 천연 분해성고분자와 합성 분해성고분자로 나눠지고， 천연 생체 분해성고분자는 그 원료가 천연물이라는 장점이 있어 생체 내에서 그대로 사용이 가능 하나 비교적 조직반응성과 감염률이 높고 분해 특성을 조절하기 어려운 단점이 있다． 따라서 최근에는 합성 생체고분자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다． 합성 생체 고분자의 기본구조는 흡수가 가능한 구조와 분해가 가능한 구조로 구성되며 후자의 경우는 가수분해가 가능한 구조가 많이 쓰인다． 이와 같은 예로는 에스테르 구조， 아세틸 구조， 아미드 구조， 글리코시드 구조가 있다． 현재까지 합성고분자 중 분해특성을 갖는 것으로 알려진 물질은 상당히 많으나， 생체 분해성고분자로써 필요한 요구조건을 모두 만족하는 소재는 극히 제한되며 생체 분해성고분자의 안정성을 입증하기 위해서는 오랜 검사기간과 막대한 연구비가 소요되므로 새로운 생체 분해성고분자 재료의 개발은 시도되기 어려운 실정이다．체내 흡수성 고분자는 생체에 적용하는 용도에 맞춰 섬유， 필름, 쉬트， 튜브， 막대， 다abond） 는 조직 적합성이 우수하여 조직 접착제로서 적용이 확대될 것으로 예상된다．④ 약물전달시스템용 지지체DDS (Drug Delively system）란 약물을 고분자 지지체와 섞은 matrix형과 고분자막으로 둘러싼 membrane 형태로 약물을 서서히 방출시키는 방법으로 제약업계의 주요 연구 대상의 하나이다． 체내에 이식하는 DDS는 의약을 전부 방출한 후 체내에서 완전히 분해 소멸 되는 것이 바람직하므로， 생체흡수성 고분자를 이용한 DDS 개발은 앞으로 가장 많이 연구되는 분야일 것이다． 일반적으로 생체흡수성 고분자에 약물을 함침시켜 microsphere나 microcapsule 형태로 제조 하거나 반응 성기를 갖는 생체흡수성 고분자에 약물을 접합시킨 Prodrug 형태로 연구되고 있다． 이 분야에 사용되는 생체흡수성 고 분자는 여타 분야에서 안전성을 검증 받은 폴리락트산과 폴리글리콜 산이 주종을 이룬다．2. 산업환경 분석가． 외부환경 분석환경적 측면에서 지속 가능한 순환형 시스템을 구축하기 위한 대 안으로 선진국은 생분해성 고분자재료의 사용을 적극 검토하고 있고， 상당한 기술적 발전성과를 이루어 대량생산체제로 전환함으로서 범 용 고분자와의 경쟁력을 확보하기 위한 성장발판을 마련하였다고 할 수 있다． 기업적 측면에서도 과거의 기업이미지 재고를 위한 환경친화적 기업이라는 업체홍보의 차원에서 탈피해 생분해성 고분자 마케팅 확보라는 공격적인 자세로 생산제품개발과 대량생산체계를 갖추어가고 있다． 이러한 움직임의 일환으로 Union Carbide는 생분해성 고분자의 주원료인 PCL을 미국， 일본， 유럽， 한국 등의 전분계 제조업체에 원료를 공급하고 있고， 미국 내 최대 생산업체인 Cargil-Dow Polymers는 2001년에 연산 12만ton 규모의 PLA 생산 설비를 완공하여 $2/kg 정도의 가격으로 생산전량을 판매하고 예약 판매제를 실시 중에 있다． 연간 생산량 약 1, 200만ton으로 세계 2위의 플라스틱 생산국인 일본은 약 3, 000ton／을 서두르고 있어 생분해성 고분자 개발을 지원하기 위한 기반기술이 충분 히 성숙해 있어 제품개발이 더욱 가속화될 것으로 보여 진다．(2) 위협요인① 고부가가치 수익모델 부재현재까지 생분해성 고분자 사업은 범용고분자의 대체품이라는 인식 때문에 기술개발이 원천재료개발에 국한되어 진행되었고, 제품개발 면에서도 일회용품 대체라는 단순가공의 단계에 머무르고 있기 때문에 생분해성 고분자 재료의 장기 지속적인 수익모델이 가시적으로 드러나지 않고 있다． 일부 생체흡수성 봉합사의 개발도 특허권이 소멸된 재료를 중심으로 안전성 평가에 따른 시간과 비용문제 때문에 외국 대기업의 OEM 생산정도에 머무르고 있다． 수익모델의 한 예로 농약 및 의약의 DDS에 활용을 들 수 있는데， 기능성부여나 고부가가치 상품개발이라는 측면에서는 상당한 성장가능성을 지니고 있으나 고분자자체에 대한 기술개발이나 약제 중심의 연구개발이 진행되고 있어 연구단체에 머무르고 있다． 또한 생체재료에의 활용도 원천기술의 전개가 연구소 중심으로 진행되고 있어 한정된 기술개발 에 머무르고 있고， 막대한 연구자금이 소요되는 사업임에도 불구하고 중소벤처기업 위주로 낮은 단계의 제품화개발이 진행됨에 따라 외국 제품의 대리생산체계에 머무르고 있는 어려움이 있다．② 광붕괴성 고분자 첨가제의 등장광분해성 고분자와 광붕괴성 고분자는 원리상의 차이점은 아주 미묘하며， 궁극적으로 생분해를 유도하는가에 큰 차이를 두고 있다． 이러한 외형적 차이점은 기술적으로는 아주 큰 의미를 내포하고 있으며, 분해 메커니즘이나 제품 성능의 발현 면에서도 상이한 분해형상 을 나타내고 있다. 광붕괴성 고분자의 개발 및 상품화는 중국에서 아주 활발하게 대규모로 제품화되어 수입되고 있으나 제품평가에 대한 제도가 마련되어 있지 않고. 그 동안 광분해후 생분해에 대한 이해는 학문적 이해를 바탕으로 전문가 집단에서만 인정하는 사회여건 때문에 국내 개발여건은 아주 어려운 상황이다．③ 관련 인력부족생분해성 고분자는 재료측면에서 고분자합성과 가공기술을 필요로 하고. 다．
흡 수 탑1. 실험 목적▶ CO2의 유량변화에 따른 물의 흡수량과 물의 유량변화에 따른 CO2의 흡수량을 측정해봄으로써 충전탑의 원리를 이해하고, 운영하는 법을 익혀보자.▶ 가용성 가스인 CO2와 물을 충전탑에 향류로 교차시켜서 CO2가 녹아드는 양을 측정한다.2. 실험 이론▶ 헨리의 흡수 법칙기체의 압력과 용해도의 관계를 나타내는 것으로 헨리의 법칙이 있다. 이것은 용해할 때 반응이 일어나지 않으며 용해도가 낮은 기체에 적용되는 것으로 수기압 정도의 CO2,저압의 NH3 와 SO2등이 물에 용해될 때, 상온에서 용해하기 쉬운 기체가 온도가 높을 때 등에 사용된다. 헨리의 법칙을 수식으로 나타내면p : 기체의 분압, C : 액체 중 기체의 농도x : 액체 중 기체의 몰분율로 온도가 일정할 때 액체에 용해하는 기체량은 압력에 비례한다는 것을 나타낸다. 여기서와을 헨리상수라 한다.▶ 기체 흡수탑그림 . 기체 흡수탑충전탑은 기체흡수 및 그 외 다른 조작에 사용되는 일반 장치로, 이 장치는 본체가 원통형 탑(column 또는 tower)이며, 바닥에는 기체입구와 분배공간이 있고 위에는 액체입구와 분배기가 있으며, 위와 아래에 기체 및 액체 출구가 있고, 탑 내에는 탑 충전물(tower packing)이라 불리는 여러 모양의 불활성 고체로 충전되어 있다. 충전물 지지대는 힘을 받을 수 있도록 골이 있는 망으로 되어 있으며, 트인 면적이 커서 지지대에서 범람이 일어나지 않도록 되어 있다. 순수한 용매이거나 용질의 희석용액 및 묽은 액체라고 불리는 유입액체는 분배장치에 의해 충전물 꼭대기로 분배되며, 이상적 조작에서는 충전물 표면을 골고루 적신다. 그림 1.에 있는 분배장치는 구멍이 많이 뚫린 관이다. 큰 탑에는 분무노즐이나 일류 둑(overflow weir)이 있는 분배 판이 잇는 것이 보통이다. 용질이 함유된 기체, 즉 농후기체는 탑 아래에서 분배공간을 통해 충전물들의 사이를 통해 액체흐름과 향류로 되게 위로 흐른다. 충전물은 액체와 기체의 접촉면적을 크게 해주어 물질전달이 잘 일어나도록 해준다. 농후 기체속의 용질은 액체에 흡수되어 탑 아래로 나가고 기체는 희박해져서 탑 위로 빠져나간다.▶ 탑 충전물탑 충전물은 세 가지 유형으로 분류된다. 즉, 탑 속으로 불규칙하게 쏟아넣는 것, 손으로 쌓는 것, 주문형 구조 충전물 등이다.▶ 액체와 기체간의 접촉큰 탑에서는 액체와 기체가 잘 접촉하도록 하는 것이 가장 어렵다. 이상적으로는 충전물 꼭대기에서 한번 분배된 액체가 모든 충전물 표면 위에 얇은 경막을 이루며 계속해서 탑 아래로 흘러 내려가야 한다. 실제로는 경막이 어떤 곳에서는 두꺼워지고 어떤 곳에서는 얇아져서 액체가 작은 물줄기로 모여 어느 한쪽의 경로를 따라 충전물을 통해 흐른다. 특히, 액체유량이 낮으면 많은 충전물 표면이 건조하게 되며, 기껏해야 액체의 정체경막으로 덮여진다. 이와 같은 효과는 편류(channeling)이라고 알려져 있는데, 커다란 충전탑에서 성능을 나쁘게 하는 주요 이유가 된다.편류현상은 손으로 쌓는 충전물 탑에서 심한데, 이것이 이런 충전물을 많이 이용하지 않는 주요 이유이다. 쏟아 넣는 충전물에서는 이런 현상이 덜 심하다. 보통 크기의 탑에서는 적어도 충전물 지름의 8배가 되는 탑 지름을 갖게 함으로써 편류를 최소화할 수 있다.▶ 충전탑의 온도변화농후기체가 흡수탑에 공급되면 탑의 온도는 밑바닥과 꼭대기 사이에서 상당히 변화한다. 용질의 흡수열은 용액온도를 놓이지만, 용매의 증발은 온도를 낮추게 한다. 총괄적으로는 액체온도가 증가하지만, 때에 따라서는 탑 밑바닥 근처에서 온도가 최대를 이룬다. 온도분포의 모양은 용질의 흡수속도, 용매의 증발이나 응축 및 상들간의 열전달에 관계된다. 액체와 기체의 정확한 온도분포를 구하려면, 복잡한 계산이 요구된다. 간단하게 정리하여 예들 들면 기체의 입구온도가 액체의 출구온도와 근접해 있고, 들어오는 기체가 포화되어 있으면 용매 증발은 거의 영향이 없으며, 액체온도의 증가는 대충 흡수된 용질의 양에 비례한다. 그림 . 기체 흡수탑의 물질수지▶ 기체 흡수탑의 물질수지점선으로 표시한 부분의 물질수지는 아래와 같다.양끝 흐름에 대한 총괄수지는 아래와 같다.이러한 미분접촉 장치의 조작선 식은 아래와 같이 된다.▶ 압력강하단위충전층 깊이당 압력강하는 유체마찰에서 생기는 것으로서, 대수좌표 상에 기체유량에 대해 도시한다. 기체유량은 공탑을 기준한 단위시간, 단위면적당 기체의 질량으로 표시된다. 충전물이 젖지 않았으면 선은 직선이며 약 1.8의 기울기를 갖는다. 그러므로 압력강하는 속도의 1.8승에 비례하여 증가한다. 충전물이 일정한 액체유량으로 젖으면 압력강하와 기체유량간의 관계는 처음에는 마른 충전물에 대한 선과 평행을 이룬다. 이 경우, 압력강하는 마른 충전물의 경우보다 큰데, 이것은 탑에 있는 액체가 기체의 흐름공간을 줄이기 때문이다. 그렇지만 공극률이 기체흐름에 의해 변하지는 않는다. 보통의 기체속도에서는 기체가 아래로 흐르는 액체를 방해하여 액체의 체류량이 기체흐름에 따라 증가하기 때문에 젖은 충전물에 대한 선이 점차 가파르게 된다. 압력강하선의 기울기 변화로 판단할 수 있는 바와 같이, 액체 체류량이 증가하기 시작하는 점을 부하점(loading point)이라고 한다.3. 실험 기구 및 시약□ 충전탑? CO2 가스? 0.1N Ba(OH)2 - soln?유량계? 0.1N HCl-soln? 페놀프탈레인 시약? 물탱크4. 실험 방법① 물탱크에 물을 채우고 CO2가스탱크의 게이지압을 체크한다.② CO2및 물의 유량을 변화시켜 가면서 압력강화를 측정한다.③ CO2및 탑하부로 물은 탑상부로 도입시키되, CO2는 최대 흡수량의 약 3배정도 도입한다.④ 물 및 CO2의 유량을 유량계로 정확히 측정한다.⑤ 정상상태에 도달한 후 도입 및 배출되는 물중의 CO2농도를 분석한다.⑥ 삼각 플라스크에 0.1N-Ba(OH)2 10ml를 취하고 탑 하부의 H2O시료를 20ml를 취하여 위의 삼각 플라스크에 넣은 후 1~2 방울의 페놀프탈레인을 가하고 적색이 없어지는 순간까지 0.1N-HCl로 적정한다.⑦ 0.1N-HCl 적정량을 이용하여, CO2유량변화에 따른 흡수량을 구한다.5. 실험 결과물 유량2LPM4LPM6LPMCO2 유량10LPM20LPM10LPM20LPM10LPM20LPMHCl 적정량10.5ml6.4ml10.8ml9.3ml13.8ml11.2ml11.3ml7.5ml11.9ml10.9ml13.0ml10.8ml10.6ml7.8ml11.3ml10.5ml12.8ml10.9ml평균 적정량10.8ml7.2ml11.3ml10.2ml13.2ml11mlCO2 흡수량0.02376g0.01584g0.02486g0.02244g0.02904g0.0242g▶ 적정한 HCl의 몰수 구하기H2O + CO2 -> H2CO3H2CO3 + Ba(OH) 2 과량 -> BaCO + Ba2(OH) 2 남은 양Ba(OH)2 남은 양 + 2HCl -> BaCl2 + H2O1000ml 에 들어간 HCl의 질량 (g): 1000ml = x(g) : 적정량x(g)=적정량 * 1000ml에 들어간 HCl의 질량/1000mln = m/M이므로 HCl의 몰 수(y)= x(g)/36.5HCl : CO2 = 2: 1 이므로 HCl / 2= CO2다.이렇게 구한 CO2의 몰수에 분자량 44(g/mol)을 곱하면 CO2의 질량이 된다.▶ CO2 흡수량 구하기1. 2LPM(물)/10LPM(CO2)x(g)= 10.8 * 3.65 /1000 = 0.03942(g)흡수된 CO2의 질량0.03942/(36.5*2) (mole) *44 (mole/g)= 0.02376g2. 2LPM(물)/20LPM(CO2)x(g)= 7.2 * 3.65 /1000 = 0.02628(g)흡수된 CO2의 질량0.02628/(36.5*2) (mole) *44 (mole/g)= 0.01584g
과잉 부피 물성치를 통한 열역학적 데이타발표자 : 김 두 일 조 원 : 김 거 도 김 동 일 김 용 화목 차서 론 혼합물의 과잉부피 데이터 과잉부피 실험1. 서 론화학공업에서 액상 혼합물의 분리는 대부분 열 분리법의 일종인 증류공정에 의해 이루어지며 여기에서 필요한 상평형은 기 · 액상평형이다. 효과적인 증류시설의 설계에는 따라서 기 · 액상평형 이외에도 활동도 계수, 과잉성질 등과 같은 다양한 열역학적 성질을 필요로 한다. 또한 이와 같은 성질들은 화학공업의 공정 설계시 뿐만 아니라 활동도 계수 모델이나, 상태방정식, mixing rule을 전개하기 위해 필수적인 자료가 된다. 우리는 과잉 성질중에 과잉부피에 대해서 알아보기로 하겠다.1. 서 론과잉물성 : 용액의 실제 물성값과 용액과 같은 온도, 압력 및 조성에서 이상용액으로 존재할 때 가지는 값과의 차 임의의 크기 열역학적 성질 M(V, U, H, S, G…)에 대하여 ME = M – M id 모든 과잉물성은 어느 한 성분이 순수해지면 0으로 된다. 과잉물성 ME 가 한 가지 부호를 가지면 ME 의 극소,극대값은 등몰 조성 근처에서 존재한다.1. 서 론과잉부피 구하는 식 이성분계실제부피이상부피Redlich – Kister 의 다항식(실험값과 비교가 가능)X: 몰분율 M: 분자량 ρ: 밀도A : 매개변수1. 서 론(1)(2)(1)식 + (2)식을 하면따라서 다음식과 같이 된다.2. 혼합물의 과잉부피 데이터{1,2-dichloropropane+1,3-dioxolane} 및 {1,2dichloropropane+1,4-dioxane}계에 대한298.15 K 에서의 과잉부피참고문헌 [1]2. 혼합물의 과잉부피 데이터Acrylonitrile+Water, Acetonitrile+Water, Acrylonitrile+Acetonitrile 혼합계의 상평형과 과잉부피참고문헌 [2]2. 혼합물의 과잉부피 데이터2성분계(1,2-dichloropropane + 2-ethoxyethanol)의 과잉 몰부피 및 과잉 몰엔탈피 측정aUnit : cm3․mol-1001.148041.0000.154380.15451.068450.6470.010140.01180.992130.2970.090750.09101.135950.9500.137780.13711.057590.597-0.00277-0.00360.981320.2480.139750.13931.124000.8980.117880.11981.046560.547-0.01093-0.01240.970380.1980.162670.16281.113130.8500.095690.09451.035770.497-0.01470-0.01320.959090.1480.173180.17351.101410.7970.072820.07361.025210.448-0.01534-0.01570.948010.0980.173500.17371.090600.7480.049690.04771.014240.398-0.01272-0.01280.937140.0500.166850.16621.079690.6980.028360.02921.003340.348000.925760.000R-KExpt.R-KExpt.R-KExpt.VEmVEmρmxVEmVEmρxVEmVEmρmxTable 2. Densities, ρm and excess molar volumesa, VEm for binary mixture of {x1,2-dichloropropane + (1-x)2-ethoxyethanol} at 298.15 KFig. 1. Excess molar volumes VEm for binary mixture of {x1,2-dichloropropane and (1-x)2-ethoxyethanol} at 298.15K참고문헌 [3]2. 혼합물의 과잉부피 데이터298.15K에서의 Cyclohexane-alcohol계의 과잉 몰 부피Fig. Execess molar volumes of the binary system cyclohexane-alcohol at 298.15K참고문헌 [4]2. 혼합물의 과잉부피 데이터액체혼합물의 밀도 측정과 3차식 상태방정식에 의한 과잉 몰부피의 표현Table 5. Comparison with the experimental excess molar volume and the calculated one for binary systemsFig. 1. Excess molar volume of MTBE(1) and 2,2,4-trimetylpentane(2)mixture.Fig. 2. Excess molar volume of MTBE(1) and MEK(2) mixture.Fig. 3. Excess molar volume of MEK(1) and 2,2,4-trimetylpentane(2)mixture.참고문헌 [5]3. 과잉부피 실험기구 및 시약 water bath, pycnometer, 비커, 전자저울, 고무줄, 뷰렛, 2-Mono ethanol amine, water 실험 방법 1) Water bath에 물을 적당히 채운 뒤 40℃ 로 맞춘다. 2) pycnometer에 질량을 측정하고 두 용액을 적당한 비율로 넣는다. 3) 고무줄로 pycnometer를 묶은 다음 질량을 잰 뒤 질량을 잰다. 4) Water bath에 pycnometer를 넣고 3시간 온도를 유지시킨 다음 꺼내어 질량을 잰다.3. 과잉부피 실험실험 결과를 이용물 40℃ 밀도0.9922g/ccMEA 밀도1.015g/cc물 분자량 : 18.00(M1) MEA 분자량: 61.08(M2) 혼합물 1: 1 비율100ml pycnometer(p.m)의 질량 : 70.53g , 50ml p.m의 질량 : 46.15g 40 ℃가열전의 혼합물의 양(100ml p.m+혼합물 양) : 168.30g 40 ℃가열전의 혼합물의 양(50ml p.m+혼합물 양) : 99.27g 40 ℃를 3시간 유지 후에 혼합물의 양(100ml p.m+혼합물 양) : 167.67g 40 ℃를 3시간 유지 후에 혼합물의 양(50ml p.m+혼합물 양) : 98.96g3. 과잉부피 실험“실제부피 –이상용액에서의 부피” 이용50ml 일때 VE 값 : -1.76256 100ml 일때 VE 값 : -0.02402참고 문헌{1,2-dichloropropane+1,3-dioxolane} 및 {1,2-dichloropropane+1,4-dioxane} 계에 대한 298.15 K에서의 과잉엔탈피 및 과잉물성, [김영우, 김문갑], Korean Chem. Eng,Res., Vol.42,NO.4,August, 2004,pp.426-432 Acrylonitrile+Water, Acetonitrile+Water, Acrylonitrile+Acetonitrile, 혼합계의 상평형과 과잉부피, [박소진, 오종형, 최호준, 백승관], K. Fischer, J. Gmehling, HWAHAK KONGHAK Vol.35, NO.5, October, 1997, pp.678-683 (Journal of the Korean Institute of Chemical Engineers) 2성분계(1,2-dichloropropane + 2-ethoxyethanol)의 과잉 몰부피 및 과잉 몰엔탈피 측정, [김문갑, 이영세, 김영우], 국립 상주대학교 화학공학과 298.15K에서의 Cyclohexane-alcohol계의 과잉 몰 부피, [박소진, 오종혁], HWAHAK KONGHAK Vol.32, No.5, October, 1994, pp.693-699 액체혼합물의 밀도 측정과 3차식 상태방정식에 의한 과잉 몰부피의 표현, [김정민, 최백선, 전정호, 배효광], Theories and Applications of Chem. Eng., 2004, Vol.10, No.2{nameOfApplication=Show}
발 표 순 서실험 목적 실험 이론 실험 기구 및 시약 실험 방법 실험 결과 실험 결론 및 고찰1. 실험 목적가용성 가스인 CO2와 물을 충전탑에 향류로 교차시켜서 CO2가 녹아드는 양을 측정한다. CO2의 유량변화에 따른 물의 흡수량과 물의 유량변화에 따른 CO2의 흡수량을 측정해봄으로써 흡수탑의 원리를 이해한다.2. 실험 이론◎ 충전탑 기-액, 액-액 등 이상 사이의 물질이동을 하기 위하여 내부에 충전물을 채운 탑이다. 두 상 사이의 접촉면적을 크게 하고 각 상의 흐름에 교란을 주어, 흡수,증류,흡착,추출 등의 물질이동을 도와주는 장치이다.2. 실험 이론◎ 가스흡수 기체를 액체와 접촉시켜 기체의 특정성분이 액체 속에 용해 또는 흡수시키는 조작을 말한다.충전물H2OC02H2CO33. 실험 기구 및 시약4. 실험 방법① 물탱크와 CO2탱크의 게이지압을 체크한다. ② 물과 CO2의 유량을 유량계로 조절하면서 가스흡수를 실시한다. ③ 각각의 경우에 5분간의 시간을 두고 CO2를 흡수한 물을 채취한다.4. 실험 방법④ 비이커에 0.1N-Ba(OH)2 10ml와 CO2를 흡수한 물 20ml를 넣고 페놀프탈레인용액을 1~2방울 가한다. ⑤ 보라색이 없어지는 순간까지 0.1N-HCl로 적정 한다. ⑥ 물의 유량과 CO2유량변화에 따른 CO2흡수량을 구한다.5. 실험 결과▶ 반응과정(역적정)(가스흡수)페놀프탈레인 용액(1~2방울)Ba(OH)2남은양 + 2HCl BaCl2 + 2H2OH2CO3 + Ba(OH)2과량 BaCO3 + 2H2O + Ba(OH)2남은양H2O + CO2 H2CO35. 실험 결과▶ 계산 예물 유량 2LPM, CO2유량 10LPM 에서의 CO2 흡수량 계산 ① HCI적정량의 몰수 구하기 n = m / M ; m = 3.65(1000ml중 HCl) * 1.2(비중) * 10.8(적정량) / 1000 n = 0.47304(m) / 36.5(HCl분자량) = 0.001296(HCl몰수) ② HCl과 남은Ba(OH)2는 2:1로 반응 0.001296(HCl몰수) / 2 = 0.000648(남은Ba(OH)2몰수) ③ 과량의 Ba(OH)2 10ml의 몰수 계산 (15.77 / 171) * (10/1000) = 0.0009222(과량Ba(OH)2 몰수)5. 실험 결과▶ 계산 예④ 0.0009222(과량Ba(OH)2몰수) - 0.000648(남은Ba(OH)2몰수) = 0.0002742(반응한 Ba(OH)2몰수) ⑤ 반응한Ba(OH)2는 H2CO3와 1:1 반응이었고 H2CO3 는 H2O와 CO2의 1:1:1 반응이었으므로 CO2 의 몰수도 0.0002742이다. ⑥ 따라서 CO2 의 흡수량은 0.0002742(CO2몰수) * 44(CO2분자량) = 0.012066(CO2흡수량)5. 실험 결과0.0115380.0057300.0136500.0107460.0215700.012066CO2 흡수량(g)11.013.210.211.37.210.8HCl 평균 적정량(ml)10.912.810.511.37.810.610.813.010.911.97.511.311.213.89.310.86.410.5HCl 적정량 (ml)20LPM10LPM20LPM10LPM20LPM10LPMCO2 유량6LPM4LPM2LPM물 유량5. 실험 결과6. 실험 결론 및 고찰▶ 결 론물의 유량이 일정할때 CO2의 유량을 증가시키면 CO2의 흡수량은 증가한다. CO2의 유량이 일정할때 물의 유량을 증가시키면 CO2의 흡수량은 감소한다.6. 실험 결론 및 고찰0.1N-Ba(OH)2를 만들때 Ba(OH)2가 물에 완전히 용해되지 않아 용액을 사용함에 있어서 약간의 오차가 생겼다. 흡수탑의 구조에 의해 CO2의 흡수가 일정 하지 않았다. 탑 하부로 기체가 유입됨에 있어 상부에서 공급되는 물과 하부에서의 체류시간을 제대로 조절하지 못한 점이다.▶ 고 찰{nameOfApplication=Show}
