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수록정보
수록범위 : 1권1호(1990)~31권3호(2020) |수록논문 수 : 3,737
공업화학
31권3호(2020년 06월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재 SCOPUS

1Bio-Composite Materials Precursor to Chitosan in the Development of Electrochemical Sensors: A Critical Overview of Its use with Micro-Pollutants and Heavy Metals Detection

저자 : Sarikokba Diwakar Tiwari , Shailesh Kumar Prasad , Dong Jin Kim , Suk Soon Choi , Seung-mok Lee

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 237-257 (21 pages)

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The role of nano bio-composites precursor to chitosan are innumerable and are known for having different applications in various branches of physical sciences. The application to the sensor development is relatively new, where only few literature works are available to address the specific and critical analysis of nanocomposites in the subject area. The bio-composites are potential and having greater affinity towards the heavy metals and several micro-pollutants hence, perhaps are having wider implications in the low or even trace level detection of the pollutants. The nano-composites could show good selectivity and suitability for the detection of the pollutants as they are found in the complex matrix. However, the greater challenges are associated using the bio-composites, since the biomaterials are prone to be oxidized or reduced at an applied potential and found to be a hinderance for the detection of target pollutants. In addition, the materials could proceed with a series of electrochemical reactions, which could produce different by-products in analytical applications, resulting in several complex phenomena in electrochemical processes. Therefore, this review addresses critically various aspects of an evaluation of nano bio-composite materials in the electrochemical detection of heavy metals and micro-pollutants from aqueous solutions.

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2CO2로부터 5원환 탄산염의 화학적 고정화 반응을 위한 Metal-Organic Frameworks의 촉매적 응용

저자 : 지훈 ( Hoon Ji Kanagaraj Naveen ) , 카나가라지나빈 ( Dongwoo Kim ) , 김동우 ( Deug-hee Cho ) , 조득희

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 258-266 (9 pages)

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CO2로부터 5원환 탄산염의 합성은 지구 온난화를 문제를 해결하고 정밀한 화학 물질을 생산하는 유망한 방법 중 하나이다. 본 총설에서는 CO2와 에폭시 화합물로부터 5원환 탄산염 합성을 위한 다공성 결정 물질인 metal-organic framework (MOF)의 촉매로써 적용 가능성에 대해 검토하였다. CO2와 에폭시 화합물의 부가 반응에 대하여 MOF의 구조적 기능과 그에 따른 불균일계 촉매로써의 활성을 조사하였다. 그 결과, 5원환 탄산염 합성에서 MOF 촉매의 산점(acidic site)과 친핵체(nucleophile)의 상승효과(synergistic effect)에 의하여 반응성이 높아지는 것을 확인하였다. 또한 CO2의 부가반응에서 설계된 MOF의 구조에 대한 영향과 반응메커니즘을 조사하여 제시하였다.


The chemical fixation of CO2 into cyclic carbonates is considered to be one of the most promising way to alleviate global warming and produce fine chemicals. In this work, the catalytic applicability of metal-organic frameworks (MOFs) as porous crystalline materials for the synthesis of five-membered cyclic carbonate from CO2 and epoxides was reviewed. In addition, we have briefly classified the materials based on their different structural features and compositions. The studies revealed that MOFs exhibited good catalytic performance towards cyclic carbonate synthesis because of the synergistic effect between the acid sites of MOFs and nucleophile. Moreover, the effect of structure of designed MOFs and mechanism for the cycloaddition of CO2 were suggested.

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3양이온 개환중합에 의한 폴리알킬렌 옥사이드 코폴리올의 합성과 아지드화 코폴리올의 특성 연구

저자 : 이재명 ( Jae-myung Lee ) , 설양호 ( Yang-ho Seol ) , 권정옥 ( Jung-ok Kwon ) , 진용현 ( Yong-hyun Jin ) , 노시태 ( Si-tae Noh )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 267-276 (10 pages)

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Oxirane계 단량체의 양이온 개환 공중합반응으로 합성되는 ECH (ephichorohydrin) 기반 copolyol (PECH copolyol)류의 특성에 대한 반응온도, 용매의 종류 및 개시제에 대한 영향을 연구하였다. 공단량체로는 butylene oxide와 hexylene oxide 두 종류의 알킬렌 옥사이드를 사용하였으며, 중합 조건은 methylene chloride (MC) 용매에서 개시제로 diethylene glycol (DEG)를 사용한 조건과 toluene을 용매에서 tripropylene glycol (TPG)를 개시제로 사용한 두 조건으로 진행하였다. 개환 공중합반응에서 active monomer (AM) mechanism 유도를 위해 단량체는 실린지 펌프를 사용해 IMA (increased monomer addition) 방법으로 주입하였고 중합온도는 -5 ℃에서 실행하였다. 합성된 ephichorohydrin (ECH) 기반 copolyol 인 PECH copolyol은 치환반응으로 ECH unit를 아지드화하여 glycidyl azide계 에너지 함유 copolyol (GAP copolyol)로 전환하였다. 합성된 아지드화 코폴리올은 용매와 개시제의 변화에 대한 영향은 크지 않았으며, 분자량은 아지드화 반응 후 평균 500 증가함으로써 GAP 코폴리올이 설계한 대로 중합되었음을 확인하였다. DSC 분석으로 copolyol류의 조성비 변화에 따른 유리전이 온도(glass transition temperature, Tg)의 변화를 측정하였을 때, 공단량체의 함량이 증가할 수록 알킬 사슬의 길이에 의한 영향으로 Tg와 점도가 모두 감소하는 경향을 보였다. 아지드화 반응과정에서 생성되는 CH3N3의 생성을 원천적으로 방지할 수 있으며, 대규모 공정이 가능할 것으로 기대된다.


Poly(epichlorohydrin) copolyol series (PECH copolyols) were synthesized via cationic ring-opening copolymerization (ROCP) of oxirane-based monomers and effects of reaction temperature, solvent type, and initiator were studied. As a comonomer, two types of alkylene oxides were used, and polymerization conditions were conducted both with diethylene glycol (DEG) as an initiator in methylene chloride (MC) solvent and tripropylene glycol (TPG) in toluene solvent. In order to induce the active monomer (AM) mechanism in the ring-opening copolymerization reaction, the monomer was injected by an incremental monomer addition (IMA) method using a syringe pump, and the polymerization was performed at -5 ℃. PECH copolyol, a synthesized ephichorohydrin (ECH)-based copolyol, was converted to glycidyl azide-based energy-containing copolyol (GAP copolyol) by azadizing the ECH unit through a substitution reaction. It was confirmed that the synthesized azide copolyol had little effects on changes of the solvent and the initiator. Also, the molecular weight increased 500 after the azide reaction, thereby the GAP copolyol was polymerized as designed. As the content of the comonomer increased, both the Tg and viscosity tended to decrease due to the influence of the alkyl chain length. It is possible to fundamentally prevent CH3N3 amount produced in the azide reaction process, and it is expected that a large-scale process could be achievable.

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4화재 시 가연성 물질의 연기 위험성 평가

저자 : 정영진 ( Yeong-jin Chung ) , 진의 ( Eui Jin )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 277-283 (7 pages)

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본 연구는 건자재용 목재의 연기 유해성평가에 대하여 연기성능지수-II (SPI-II), 연기성장지수-II (SGI-II)를 중심으로 조사하였다. 시험편은 삼나무, 가문비나무, 나왕, 적송을 사용하였다. 연기 특성은 시험편 목재에 대하여 콘칼로리미터 (ISO 5660-1) 장비를 이용하여 조사하였다. 연소반응 후 측정된 연기성능지수-II는 적송을 기준으로 1.31~2.15배 증가 하였다. 연기성능지수-II에 의한 화재위험성은 가문비나무, 나왕, 삼나무, 적송의 순서로 증가하였다. 연기성장지수-II 는 삼나무를 기준으로 1.18~2.55배 증가하였다. 연기성장지수-II에 의한 화재위험성은 삼나무, 가문비나무, 나왕, 적송의 순서로 높아졌다. CO 평균농도는 59~133 ppm이었으며 이 결과는 미국직업안전위생관리국(occupational safety and health administration, OSHA)의 허용기준(permissible exposure limits, PEL)인 50 ppm 보다 높게 나타났다. 결론적으로 적송과 같이 휘발성 유기물질을 다랑 함유한 목재는 연기성능지수-II가 낮고, 연기성장지수-II가 높으므로 화재로 인한 연기유해성이 높은 것으로 이해된다.


The smoke hazard assessment of building materials focusing on smoke performance index-II (SPI-II) and smoke growth index- II (SGI-II) was investigated. The test species used were Japanese cedar, spruce, lauan, and red pine. The smoke characteristics of wood specimen were investigated using a cone calorimeter (ISO 5660-1). SPI-II was measured after the combustion reaction increased by 1.31~2.15 times based on red pine. The fire risk by SPI-II increased in the order of spruce, lauan, Japanese ceda, and red pine. SGI-II increased by 1.18~2.55 times compared to that of Japnese ceda. The fire risk caused by SGI-II increased in the order of Japanese ceda, spruce, lauan, and red pine. COmean concentrations were ranged from 58 to 133 ppm, which was higher than permissible exposure limits of the occupational safety and health administration (OSHA), 50 ppm. Therefore, woods such as red pine containing various volatile organic substances, were considered to be highly smoke hazardous due to low SPI-II and high SGI-II.

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5Synthesis and Characterization of Energetic Thermoplastic Elastomers based on Carboxylated GAP Copolymers

저자 : Minkyung Lim , Yoorim Jang , Jeong-ohk Kweon , Yang-ho Seol , Hakjune Rhee , Si-tae Noh

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 284-290 (7 pages)

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Energetic thermoplastic elastomers (ETPEs) based on glycidyl azide polymer (GAP) and carboxylated GA copolymers [GAP-ETPE and poly(GA-carboxylate)-ETPEs] were synthesized using isophorone diisocyanate (IPDI), dibutyltin dilaurate (DBTDL), 1,4-butanediol (1,4-BD), and soft segment oligomers such as GAP and poly(GA-carboxylate). The synthesized GAP-ETPE and poly(GA-carboxylate)-ETPEs were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR), gel permeation chromatography (GPC), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), universal testing machine (UTM), calorimetry and sensitivity towards friction and impact. DSC and TGA results showed that the introduction of carboxylate group in GAP helped to have better thermal properties. Glass transition temperatures of poly(GA-carboxylate)-ETPEs decreased from -31 ℃ to -33 ℃ compared to that of GAP-ETPE (-29 ℃). The first thermal decomposition temperature in poly(GA0.8-octanoate0.2)-ETPE (242 ℃) increased in comparison to that of GAP-ETPE (227 ℃). Furthermore, from calorimetry data, poly(GA-carboxylate)-ETPEs exhibited negative formation enthalpies (-6.94 and -7.21 kJ/g) and higher heats of combustion (46713 and 46587 kJ/mol) compared to that of GAP-ETPE (42,262 kJ/mol). Overall, poly(GA-carboxylate)-ETPEs could be good candidates for a polymeric binder in solid propellant due to better energetic, mechanical and thermal properties in comparison to those of GAP-ETPE. Such properties are beneficial to application and processing of ETPE.

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6투명 전도성 ZITO/Ag/ZITO 다층막 필름 적용을 위한 아크릴레이트 기반 고분자분산액정의 전기광학적 특성 최적화

저자 : 조정대 ( Jung-dae Cho ) , 김양배 ( Yang-bae Kim ) , 허기석 ( Gi-seok Heo ) , 김은미 ( Eun-mi Kim ) , 홍진후 ( Jin-who Hong )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 291-298 (8 pages)

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본 연구에서는 RF/DC 마그네트론 증착법을 이용하여 실온에서 유리 기판 상에 ZITO/Ag/ZITO 다층막 투명전극을 제조하였다. ZITO/Ag/ZITO (100/8/42 nm)로 이루어진 다층막 구조에 대해, 면저항이 9.4 Ω/m2이고 550 nm에서 투과도가 83.2%인 투명 전도성 필름이 얻어졌다. ZITO/Ag/ZITO 다층막 필름의 면저항 및 투과도 특성은 적외선(열선)을 효과적으로 차단할 수 있기 때문에 고분자분산액정(polymer-dispersed liquid crystal, PDLC) 기반 스마트 윈도우 적용에 매우 유용함을 알 수 있었으며 이로 인해 에너지 절약형 스마트 유리로서의 응용도 가능할 것으로 판단된다. 제조된 ZITO/ Ag/ZITO 다층막 투명전극을 적용한 2관능성 우레탄 아크릴레이트 기반 PDLC 시스템에 있어서 PDLC 층 두께 및 자 외선(ultraviolet, UV) 세기 변화가 전기광학적 특성, 광중합 동력학 및 표면 형태학에 미치는 영향을 조사하였다. 15 μm의 PDLC 층 두께를 가지며 2.0 mW/cm2의 UV 세기로 광경화된 PDLC 셀이 우수한 off-state 불투명도, 높은 on-state 투과 도 및 양호한 구동 전압을 나타냈다. 또한, 본 연구에서 제조된 최적 조건의 PDLC 기반 스마트 윈도우는 광을 효율적으로 산란시킬 수 있는 2~5 μm 크기의 양호한 마이크로 구조를 갖는 액정 droplet들이 형성되었으며, 이로 인해 우수한 최종 물성을 갖는 PDLC 셀이 제조되었다.


ZITO/Ag/ZITO multilayer transparent electrodes at room temperature on glass substrates were prepared using RF/DC magnetron sputtering. Transparent conductive films with a sheet resistance of 9.4 Ω/m2 and a transmittance of 83.2% at 550 nm were obtained for the multilayer structure comprising ZITO/Ag/ZITO (100/8/42 nm). The sheet resistance and transmittance of ZITO/Ag/ZITO multilayer films meant that they would be highly applicable for use in polymer-dispersed liquid crystal (PDLC)-based smart windows due to the ability to effectively block infrared rays (heat rays) and thereby act as an energy-saving smart glass. Effects of the thickness of the PDLC layer and the intensity of ultraviolet light (UV) on electro-optical properties, photopolymerization kinetics, and morphologies of difunctional urethane acrylate-based PDLC systems were investigated using new transparent conducting electrodes. A PDLC cell photo-cured using UV at an intensity of 2.0 mW/cm2 with a 15 μm-thick PDLC layer showed outstanding off-state opacity, good on-state transmittance, and favorable driving voltage. Also, the PDLC-based smart window optimized in this study formed liquid crystal droplets with a favorable microstructure, having an average size range of 2~5 μm for scattering light efficiently, which could contribute to its superior final performance.

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7단당류와 이당류를 환원제로 합성한 은 나노입자의 Resazurin 산화환원반응 메커니즘

저자 : 박영주 ( Young Joo Park ) , 장지웅 ( Ji Woong Chang )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 299-304 (6 pages)

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나노입자는 많은 화학합성에서 중요한 촉매역할을 한다. 촉매로 이용되는 나노입자를 합성할 때 colloidal synthesis를 많이 활용하고 있다. Colloidal synthesis를 이용해 나노입자를 합성할 경우 환원제, capping agent, shape directing agent 등이 촉매에 surface poisoning을 일으켜 촉매의 특성이 낮아질 수 있으며 합성 및 분리 과정 중 유해폐기물의 발생한 다. Colloidal synthesis에서 사용되는 첨가제들의 양을 줄여 합성할 수 있는 새로운 나노입자를 합성법을 개발하여 은 나노입자를 합성하였다. 결정화 기술을 이용하여 환원제, capping agent의 양을 줄일 수 있고 더욱이 합성된 나노입자 표면의 흡착되는 물질의 양을 줄여 surface poisoning을 낮출 수 있었다. 환원제로는 단당류와 이당류를 이용하여 surface poisoning이 거의 없는 은 나노입자는 resazurin의 산화환원 반응의 촉매로 이용할 수 있어 은 나노입자를 이용한 촉매 반응의 메커니즘을 분석하였다.


Nanoparticles play an important role as a catalyst in many chemical syntheses. Colloidal nanoparticles were usually synthesized with reducing, capping, and shape directing agents which induce surface poisoning of catalysts. A new green synthesis for silver nanoparticles was developed by utilizing less additives which could be a hazardous waste. A crystallization technique was employed to reduce the amount of reducing and capping agents during synthesis resulting in less surface poisoning of the nanoparticle. The synthesized Ag nanoparticles using monosaccharides and disaccharides as reducing agents could be used as a catalyst for the redox reaction of resazurin and the mechanism of the reaction using Ag nanoparticles was studied.

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8리튬전지용 에테르가 기능화된 이온성 액체 기반 이온성 액정 전해질의 전기화학적 특성

저자 : 김일진 ( Il Jin Kim ) , 김기수 ( Ki Su Kim ) , 이진홍 ( Jin Hong Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 305-309 (5 pages)

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본 연구에서는 에테르가 기능화된 이온성 액체인 [DMIm][MPEGP] (1,3-dimethylimidazolium (2-methoxy(2-ethoxy(2-ethoxy)))- ethylphosphite)와 리튬염인 LiTf2N (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)을 혼합하였고, 리튬염의 함량을 조절하여 전해질을 특성을 조사하였다. 제조된 전해질은 리튬염 혼합에 따라 불투명해지고 흐름성이 제한된 열방성 액정을 형성하였으며, 이때 리튬염의 함량에 따라 형성되는 이온성 액정의 자기조립구조와 이온 전도 현상을 다양한 분광학적 분석을 통해 조사하였다. 그 결과 이온성 액정의 향상된 이온전도도는 정렬된 구조를 통한 이온 전도 특성과 관계가 있음을 확인하였으며, 리튬이온전지 특성 평가에서 우수한 전기화학적 특성을 나타냄을 확인하였다.


In this study, a series of ionic liquids based electrolytes for lithium batteries were prepared by mixing the anion functionalized ionic liquid, [DMIm][MPEGP] (1,3-dimethylimidazolium (2-methoxy(2-ethoxy(2-ethoxy)))-ethylphosphite), with the lithium salt, LiTf2N (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide), and the concentration of lithium salt was varied between 0 and 3.0 molar ratio. We observed the ionic mixtures became opaque and spontaneously aggregated to form a thermotropic ionic liquid crystal. Extensive spectroscopic examinations of the ionic liquid crystals were carried out to investigate their self-organized structures and the ion transport behavior depending on the concentration of lithium salt. An increase in the ionic conductivity was observed for the ionic liquid crystals related to the ability to form ion diffusion pathways along the ordered structures, resulting in improved electrochemical performances of lithium batteries.

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9테르펜 개질 페놀 수지 구조에 따른 배합고무 물성 변화

저자 : 김건옥 ( Kun Ok Kim ) , 김도형 ( Do-heyoung Kim ) , 송요순 ( Yo Soon Song )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 310-316 (7 pages)

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테르펜 개질 페놀 수지는 타이어의 주행 안전성과 관련 있는 웨트 트랙션과 연비와 관련된 구름저항을 개선하기 위해 사용한다. 이 시험은 테르펜 개질 페놀 수지의 기본 구조가 각각 알파 피넨, 베타 피넨, 델타 리모넨으로 달리한 수지를 타이어 트레드 배합물에 첨가하여 알킬 페놀 수지의 배합물과 물성 차이를 비교하였다. 알킬 페놀 수지는 웨트 트랙션과 관련 있는 0 ℃에서 탄젠트 델타가 테르펜 개질 페놀 수지와 큰 차이가 없지만 구름저항과 관련 있는 80 ℃에서 탄젠트 델타가 높게 나타나 연비 개선 효과가 적었다. 테르펜 개질 페놀 수지 중 베타 피넨은 웨트 트랙션과 연비 개선 효과가 다른 수지에 비해 고르게 나타났으며, 델타 리모넨 수지는 웨트 트랙션 개선효과가 가장 좋았고, 인장강도 및 마모 성능은 알킬 페놀 수지가 비교적 높게 나왔다. 모든 테르펜 개질 수지는 구름저항에서 알킬 페놀 수지보다 우수하여 연비 개선효과 좋다고 할 수 있으며, 블랭크에 비해 다른 특성도 나아지는 효과를 보였다. 이 시험에서 사용된 페놀 수지의 특성을 참고하여 타이어 컴파운드를 배합할 때 개질된 테르펜 페놀 수지를 선택하면 웨트 트랙션, 구름저항 등의 특성을 효과적으로 개선한 컴파운드를 만들 수 있다.


Terpene-modified phenolic resins were used to improve the tires wet traction related to the driving safety and also rolling resistance related to fuel efficiency. In this work, alpha-pinene, beta pinene, and delta limonene resins, which constitute different basic structures of terpene-modified phenolic resins, were individually added to the tread compounds of tires and their physical properties were compared with those of the alkyl phenol resin compounds. Alkyl phenolic resins showed no significant difference in tangent delta from terpene-modified phenolic resins at 0 ℃, which is related to wet traction, but showed higher tangent delta at 80 ℃, which is related to rolling resistance, indicating smaller fuel efficiency improvement effects. Among the terpene-modified phenolic resins, beta pinene one showed improved wet traction and fuel efficiency compared to those of other resins. Delta limonene resin showed the best wet traction improvement effect, and alkyl phenolic resins showed relatively high tensile strength and abrasion property. All terpene-modified resins exhibited better rolling resistance than those of alkyl phenolic ones so that they can be said to have better fuel efficiency improvement effects and also to improve other properties compared to those of blanks. Terpene-modified phenolic resins could be used when mixing tire compounds referring to the properties of the phenolic resins revealed in this work, which could result in preparing compounds with improved wet traction and rolling resistance.

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10수산화암모늄나이트레이트(HAN)의 습식합성 및 이중 유기용매를 이용한 고체상 추출

저자 : 김소희 ( Sohee Kim ) , 권윤자 ( Younja Kwon ) , 전종기 ( Jong-ki Jeon ) , 조영민 ( Youngmin Jo )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 317-322 (6 pages)

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수산화암모늄나이트레이트(HAN; NH3OHNO3)는 낮은 용융점과 증기압의 특성을 가지고 있고, 상대적으로 높은 산소균형을 이루고 있는 이온성 화합물이다. 본 연구에서는 높은 함량의 액상추진제를 제조하기 위한 산화제로 활용하기 위하여 이중용매를 적용하여 고체입자상으로 얻었다. 감압 하에서 액상의 HAN으로부터 수분을 증발시킨 후, 반용매로서 아세톤과 에탄올을 적용하여 추출한 입자상의 HAN에는 13.8 wt%의 수분이 포함되어 있었다. 아세톤을 단독으로 적용하였을 때, 합성수율은 질량기준으로 최대 88%이었고, TGA로 측정된 최대 함량은 86.2%, 분해온도는 160~205 ℃ 범위로 나타났다.


Hydroxylammonium nitrate (HAN; NH3OHNO3) is an ionic energy material having a low melting temperature and vapor pressure with a high oxygen balance. To utilize it as an oxidizer for a high content liquid mono-propellant, a dual solvent was used to obtain HAN in a solid particulate form. The dehydrated crystal from an aqueous HAN was washed with dual organic solvents including acetone and ethanol, finally resulting in the moisture content of 13.8 wt%. When acetone was applied as a single solvent, the maximum synthesis yield of 88%, the HAN content evaluated by TGA of 86.2%, and the decomposition temperature ranged 160℃ to 205℃ were achieved.

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1연안해역에서 석유오염물질의 세균학적 분해에 관한 연구

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