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Multi-dimensional GC-MS를 이용한 항공터빈유의 첨가제 분석
Determination of Additives Content in Aviation Turbine Fuel Using Multi-dimensional GC-MS 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.35 no.4, 2018년, pp.1260 - 1268  

연주민 (한국석유관리원 석유기술연구소) ,  장윤미 (한국석유관리원 석유기술연구소) ,  임의순 (한국석유관리원 석유기술연구소) ,  김성룡 (한국항공우주연구원 추진시험평가팀) ,  강용 (충남대학교 응용화학공학과)

초록
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항공터빈유는 등유 기반의 석유제품에 산화 방지제(Antioxidant), 빙결 방지제(Fuel system icing inhibitor, FSII), 전기전도도 향상제(Electrical conductivity improver) 등의 첨가제를 첨가하여 항공기 연료로서 필요한 성능 향상 및 보관이나 이송 등에 관한 특정한 능력을 부여시키고 있다. 이들 첨가제는 항공터빈유의 품질에 이상이 발생하거나 다른 석유제품과 구별하기 위하여 그 첨가량을 정성 및 정량적으로 분석할 수 있어야 한다. 항공터빈유는 수많은 탄화수소 화합물로 구성된 복잡한 화합물이기 때문에 미량으로 첨가된 산화 방지제와 빙결 방지제를 분석하기 위하여 Multi-dimensional GC-MS (MDGC-MS)의 Deans switching 기술을 적용하였다. 2.5 - 20 mg/L 농도 범위의 산화 방지제와 빙결 방지제를 MDGC-MS로 정량 및 정성적으로 분석할 수 있었으며, 검출 한계는 1-dimensional GC-MS의 분석 결과와 비교하여 약 2배 정도 낮았다. 본 연구에서 개발된 시험 방법은 기존의 GC-MS보다 첨가제 피크의 분리능이 더 우수하였으며, 시료의 전처리가 필요없이 두 가지 첨가제를 동시에 분석할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To improve fuel performance and specific characteristics of long storage and moving through fuel systems additives should be added in kerosene type aviation turbine fuel (AVTUR) such as antioxidant, fuel system icing inhibitor (FSII), electric conductivity improvers and so on. The dosage of additive...

주제어

표/그림 (13)

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 항공터빈유의 대표적인 첨가제인 산화 방지제와 빙결 방지제를 MDGC-MS/SIM (Selected ion monitoring) mode를 적용하여 전처리 없이 한번의 분석으로 정성 및 정량 분석이 가능한 방법을 개발하였다. 또한 기존 연구자들이 사용한 1-dimensional GC-MS 분석법과 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항공터빈유의 특징은? 항공터빈유는 등유 기반의 석유제품에 산화 방지제(Antioxidant), 빙결 방지제(Fuel system icing inhibitor, FSII), 전기전도도 향상제(Electrical conductivity improver) 등의 첨가제를 첨가하여 항공기 연료로서 필요한 성능 향상 및 보관이나 이송 등에 관한 특정한 능력을 부여시키고 있다. 이들 첨가제는 항공터빈유의 품질에 이상이 발생하거나 다른 석유제품과 구별하기 위하여 그 첨가량을 정성 및 정량적으로 분석할 수 있어야 한다.
항공터빈유는 항공기의 종류에 따라 어떠한 연료를 사용하는가? 국제적으로 제트 엔진이나 항공 터빈 엔진을 장착한 항공기의 연료로 사용되는 항공터빈유(Aviation turbine fuel, AVTUR)는 항공기의 종류, 사용 지역, 용도 및 특성에 따라 여러 규격의 연료를 사용하고 있다. 민간 항공기에는 대부분 Jet A-1 규격의 연료를 사용하고 있으며, 군용수송기 및 전투기에는 JP-4, JP-5, JP-7, JP-8, JP-TS 등의 연료를 사용하고 있다[1]. 국내에서도 민간 및 군용 항공기에 Jet A-1과 JP-8이 대표적으로 사용된다. 이들 항공터빈유는 C8-C18의 탄화수소 화합물로 구성되어 있으며, 주요 물성이 가정․산업용 연료로 사용되는 등유와 거의 유사하다.
Deans switching 기술을 적용하는 이유는 무엇인가? 이들 첨가제는 항공터빈유의 품질에 이상이 발생하거나 다른 석유제품과 구별하기 위하여 그 첨가량을 정성 및 정량적으로 분석할 수 있어야 한다. 항공터빈유는 수많은 탄화수소 화합물로 구성된 복잡한 화합물이기 때문에 미량으로 첨가된 산화 방지제와 빙결 방지제를 분석하기 위하여 Multi-dimensional GC-MS (MDGC-MS)의 Deans switching 기술을 적용하였다. 2.
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참고문헌 (16)

  1. T. Edwards, "Liquid fuels and propellants for aerospace propulsion: 1903-2003", J. of Propulsion and Power, Vol. 19, pp. 1089-1107 (2003). 

  2. CRC Report No. 663, Handbook of aviation fuel properties, 4th ed., pp. 36-38, Coordinating Research Council, Inc., Alpharetta, GA, USA (2014). 

  3. ASTM D1655, "Standard Specification for Aviation Turbine Fuels", ASTM International, PA, USA (2018). 

  4. Defence Standard 91-91 Issue 7 - Turbine Fuel, Kerosine Type, Jet A-1 (NATO Code: F-35 / Joint Service Designation: AVTUR), Ministry of Defence, UK (2015). 

  5. MIL-DTL-83133J, "Turbine fuel, Aviation, Kerosene Type, JP-8 (NATO F-34), NATO F-35, and JP-8+100 (NATO F-37), Department of Defense", USA (2015). 

  6. H. S. Shin, H. S. Ahn, D. G. Jung, "Determination of phenolic antioxidants in spilled aviation fuels by gas chromatography-mass spectrometry", Chromatographia, Vol. 58, pp. 495-499 (2003). 

  7. H. S. Shin, H. S. Ahn, "Gas chromatography-mass spectrometric determination of traces of ether-type icing inhibitors in free-floating fuels", Chromatographia, Vol. 60, pp. 235-239 (2004). 

  8. H. S. Ahn, "GC-MS determination of antioxidants in ground water contaminated with JP-8", Chromatographia, Vol. 66, pp. 893-897 (2007). 

  9. Y. K. Lim, C. S. Jeong, K. W. Han, Y. J. Jang, "Analysis of jet fuel for the judgment of soil polluter", Appl. Chem. Eng., Vol. 25, pp. 27-33 (2014). 

  10. ASTM D5006, "Standard Test Method for Measurement of Fuel System Icing Inhibitors (Ether Type) in Aviation Fuels", ASTM International, PA, USA (2016). 

  11. IP 424, "Determination of Fuel System Icing Inhibitor Content of Aviation Turbine Kerosines by High Performance Liquid Chromatography", The Energy Institute, London, UK (2010). 

  12. M. Bernabei, E. Spila, G. Sechi, "Determination of anti-icing additives in jet fuels", Analytical Letters, vol. 30, pp. 2085-2097 (1997). 

  13. M. Bernabei, G. Bocchinfuso, P. Carrozzo, C. De Angelis, "Determination of phenolic antioxidant in aviation Jet fuel", J. Chromatogr. A, Vol. 871, pp. 235-241 (2000). 

  14. P. M. Rawson, C. A. Stansfield, R. L. Webster, D. Evans, "Re-addition of antioxidant to aged MEROX and hydroprocessed jet fuels", Fuel, Vol. 139, pp. 652-658 (2015). 

  15. Introduction of MDGCsolution, Shimadzu Application News, No. G255, Shimadzu, Japan. 

  16. J. M. Youn, J. W. Doh, I. H. Hwang, S. L. Kim, Y. Kang, "Determination of fatty acid methyl ethers (FAME) content in aviation turbine fuel using multi-dimensional GC-MS", J. Oil & Appl. Sci., Vol. 34, pp. 717-726 (2017). 

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