[논문]라울의 법칙과 다중회귀분석법에 의한 n-Nonane+n-Decane+n-Tridecane 계의 인화점 계산

하동명; 이성진

doi:10.7842/kigas.2018.22.2.52

[국내논문] 라울의 법칙과 다중회귀분석법에 의한 n-Nonane+n-Decane+n-Tridecane 계의 인화점 계산
The Calculation of Flash Point for n-Nonane+n-Decane+n-Tridecane System by Raoult's Law and Multiple Regression Analysis 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.22 no.2, 2018년, pp.52 - 58

하동명 (세명대학교 보건안전공학과) , 이성진 (세명대학교 임상병리학과)

초록
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가연성 액체 혼합물의 화재와 폭발의 위험성을 규정하는 가장 중요한 성질 중 하나는 인화점이다. 본 논문에서는 삼성분계 액체 혼합물인, n-nonane+n-decane+n-tridecane 계의 인화점을 Seta flash 밀폐식 장치를 사용하여 측정하였다. 실험값은 라울의 법칙을 이용한 방법과 다중회귀분석법에 의해 계산된 값들과 비교되었다. 라울의 법칙에 의한 계산된 결과의 절대평균오차는 $0.6^{\circ}C$이었다. 다중회귀분석법에 의해 계산된 결과의 절대평균 오차는 $0.4^{\circ}C$이었다. 절대평균오차에서 알 수 있듯이 다중회귀분석법에 의한 계산값이 라울의 법칙에 의한 계산값에 비해 측정값을 잘 모사하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The flash point is one of the most important properties to characterize fire and explosion hazard of flammable liquid mixture. In this paper, the flash points of ternary liquid mixture, n-nonane+n-decane+n-tridecane system, were measured using Seta flash closed cup tester. The measured values were compared with the calculated values using Raoult's law and multiple regression analysis. The absolute average errors(AAE) of the results calculated by Raoult's law is $0.6^{\circ}C$. The absolute average errors of the results calculated by multiple regression analysis is $0.4^{\circ}C$. As can be seen from AAE, the calculated values based on multiple regresstion analysis were found to be better than those based on Raoult's law.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 혼합물의 인화점 자료는 매우 부족하며, 특히 삼성분계 혼합물의 인화점 정보는 문헌에 거의 존재하지 않는다. 이에 따라 본 연구에서는 삼성분계 액체 혼합물의 인화점 정보를 제공하고자 한다.

가설 설정

액상은 이상용액으로 가정하였으며, 20℃, 30℃, 35℃에서의 이성분계 혼합물의 증기압은 아래의 식을 통해 계산하였다.
라울의 법칙은 액상을 이상용액으로 가정한 것이다. n-Nonane, n-decane과 n-tridecane은 동일한 알케인 작용기를 가지며, 탄소수가 각각 9개, 10개, 13개 정도로 입자 크기도 비슷한 탄화수소 화합물들이다.

제안 방법

Catoire 등[11,12]은 가연성 액체 혼합물의 증기압, 평균 탄소수와 표준 증발 엔탈피를 독립변수로, 인화점 측정값을 종속변수로 지정하였다. 그리고 종속변수와 독립변수를 상호 연관시켜 가연성 혼합물의 인화점을 계산하는 방법을 개발하였다.
이에 따라 n-nonane+n-decane+n-tridecane 계를 선정하여, seta flash 장치를 이용하여 인화점을 측정하였다. 또한 라울의 법칙[9]과 다중회귀분석법을 이용하여 인화점을 계산하였으며, 측정값과 각각 비교하였다.
본 논문에서는 삼성분계 혼합물의 인화점, 하부 폭발한계, 정상 끓는점, 표준 증발 엔탈피 간의 상관성을 이용하여, 삼성분계 혼합물의 인화점을 계산하기 위해 다음과 같은 식을 제시한다.
n-Nonane+n-decane+n-tridecane계의 인화점을 Seta flash 밀폐식 장치를 사용하여 측정하였으며, 그 결과를 Table 4에 제시하였다. 성분 i의 액상 몰분율은 x_i로 표현했다.
n-Nonane+n-decane+n-tridecane계의 인화점을 Seta flash 밀폐식 장치에 의해 측정하였다. 다중회귀분석법을 이용하여 인화점을 계산하였고, 그것을 라울의 법칙에 의한 계산값과 비교하였다.

대상 데이터

인화점 측정 장치는 크게 개방식과 밀폐식 장치로 분류할 수 있다[4]. 본 연구에서는 밀폐식 장치에 해당하는 Seta flash 장치를 사용하였다. Seta flash 장치는 2ml 정도의 미량으로 인화점을 측정할 수 있기에 타 장치에 비해 시약 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.
미국의 Koehler 사의 Seta-flash 밀폐식 장치를 사용하였다. 이 장치는 시료컵(용량 2mL), 온도계, 온도 조절기, 불꽃 발생기, 불꽃 조절기, 등으로 구성되어 있다.

데이터처리

이에 따라 n-nonane+n-decane+n-tridecane 계를 선정하여, seta flash 장치를 이용하여 인화점을 측정하였다. 또한 라울의 법칙[9]과 다중회귀분석법을 이용하여 인화점을 계산하였으며, 측정값과 각각 비교하였다.
)과 인화점 측정값을 대입하였다. 이들 값 간의 차이를 최소화시키는 식 (7)의 매개 성분, a, b, c, d를 다중회귀분석법을 통해 계산하였다. 그 결과를 Table 3에 제시하였다.
본 연구의 라울의 법칙과 다중회귀분석법에 의한 계산 결과의 신뢰성을 검토하기 위해, absolute average error(AAE)[23]를 사용하였으며, Table 4에 제시하였다. 절대평균오차(AAE)는 인화점 계산값과 측정값 간의 일치 정도를 나타내는 척도로서 다음과 같다.
n-Nonane+n-decane+n-tridecane계의 인화점을 Seta flash 밀폐식 장치에 의해 측정하였다. 다중회귀분석법을 이용하여 인화점을 계산하였고, 그것을 라울의 법칙에 의한 계산값과 비교하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 내렸다.

이론/모형

시약들을 각각 다른 몰분율로 섞었으며, n-nonane+n-decane+n-tridecane 계의 인화점을 ASTM D3278[14,15] 규정에 따라 측정하였다.
Catoire 등[12]은 식 (7)에 제시된 이성분계 혼합물의 표준 증발 엔탈피( ΔHvap,m )를 계산하기 위하여 Clausius-Clapeyron식[22]을 이용하였다.

성능/효과

1에 제시하였다. AAE와 그림에서 알 수 있듯이, 측정값을 라울의 법칙에 의한 계산 결과가 잘 모사하고 있음을 확인할 수 있다.
라울의 법칙을 활용하여 인화점을 계산한 결과, 계산값과 측정값 간의 절대평균오차는 0.6℃이었으며, 다중회귀분석법에 의해 인화점을 계산한 결과, 절대평균오차는 0.4℃이었다.
절대평균오차에서 확인되듯이, 다중회귀분석법에 의한 계산 방법이 라울의 법칙에 의한 방법 보다 비교적 실험값을 잘 모사한다고 판단할 수 있다. 따라서 다중회귀분석법에 의해 얻어진 식 (13)를 이용하면, 측정값이 없는 혼합물의 조성에서 라울의 법칙에 의한 방법에 비해 보다 정확한 인화점을 확보할 수 있다.
(1) 라울의 법칙에 의한 계산값과 측정값 간의 절대평균오차는 0.6℃이었다. 다중회귀분석법에 의한 계산값과 측정값 간의 절대평균오차는 0.
(2) 절대평균오차를 비교한 결과, 라울의 법칙에 의한 인화점 계산값에 비해 다중회귀분석법에 의한 계산값이 삼성분계 액체 혼합물의 인화점을 상대적으로 잘 모사하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	인화점이란 무엇인가?	인화점은 안전하게 가연성 액체를 취급하기 위해서 반드시 확보해야할 중요한 정보 중 하나이며[1], 가연성 액체의 표면 위에 불꽃을 접근시켰을때 인화가 발생하는 가장 낮은 온도이다[2].
	인화점 측정 장치의 종류는 무엇이 있는가?	인화점 측정 장치는 크게 개방식과 밀폐식 장치로 분류할 수 있다[4]. 본 연구에서는 밀폐식 장치에 해당하는 Seta flash 장치를 사용하였다.
	밀폐식 장치 중 하나인 Seta flash의 장점은 무엇인가?	본 연구에서는 밀폐식 장치에 해당하는 Seta flash 장치를 사용하였다. Seta flash 장치는 2ml 정도의 미량으로 인화점을 측정할 수 있기에 타 장치에 비해 시약 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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