초록 ▼

I. 제목
초임계유체를 이용한 환경친화적 화학반응공정 개발 연구
II. 연구개발의 목적 및 중요성
최근 화학공정에서의 연구는 "Green chemistry" 등 환경오염을 원천적으로 방지하는 기술이 주목을 받고 있다. 초임계유체 응용기술은 여러 공정에서 고품질의 제품향상, 효율향상, 환경친화공정, 에너지절약공정, 또는 고속공정을 위한 공통 핵심 기반기술로서 부각되고 있다. 본 연구에서는 초임계 불소고분자 중합반응공정개발, 초임계유체에서의 금속산화물의 나노입자합성 공정개발, 초임계유체를 사용한

I. 제목
초임계유체를 이용한 환경친화적 화학반응공정 개발 연구
II. 연구개발의 목적 및 중요성
최근 화학공정에서의 연구는 "Green chemistry" 등 환경오염을 원천적으로 방지하는 기술이 주목을 받고 있다. 초임계유체 응용기술은 여러 공정에서 고품질의 제품향상, 효율향상, 환경친화공정, 에너지절약공정, 또는 고속공정을 위한 공통 핵심 기반기술로서 부각되고 있다. 본 연구에서는 초임계 불소고분자 중합반응공정개발, 초임계유체에서의 금속산화물의 나노입자합성 공정개발, 초임계유체를 사용한 신 유기합성법 개발 등을 집중적인 연구를 통해 본 연구팀이 세계적으로 탁월한 역량을 갖춘 단위연구조직이 되는 것이 목표이며 본 사업에서 얻은 core technology인 초임계 화학반응공정기술은 여러 산업/제품에 응용할 수 있도록 공개할 것이다. 이 밖에 국내 또는 국제전문기술세미나를 개최하고, 연구회운영, 기술동향 정보제공 및 기술자문 및 Pilot plant의 개방 운영 등으로 산학연 협력의 거점으로서의 역할도 수행하고자 한다.
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
초임계유체 고분자 중합공정 분야는 전도성고분자의 중합공정을 중점적으로 수행하였다. 전도성고분자는 Dimetyl Dipropargylmalonate의 환화중합반응으로 합성하고 고분자 구조내에 함유된 5각형 구조와 6각형 구조의 선택성에 미치는 영향을 연구하였다. 초임계 유기합성공정 분야는 기존의 Amoco공정으로 생산되는 terephthalic acid를 새로운 방법으로 제조하는 공정을 연구하였으며, 초임계수를 용매로 사용하여 p-Xylene을 부분산화시켜 terephthalic acid를 제조하는 무촉매 반응을 실현시키고자 하였다. 초임계 미세입자 합성 공정 분야는 연마제로 사용되는 CeO2, 리튬이온전지로 사용되는 LiCoO2, 자성체 또는 수직자기억소자로 사용되는 BaO?6Fe2O3, 미세입자 등에 관한 기초 합성 연구를 수행하였다. 이 밖에 초임계용매를 사용하여 Debinding하는 공정 등을 연구하였다.
Ⅳ. 연구개발결과
지금까지 환화중합반응을 수행하는 경우에는 6각형 구조와 5각형 구조를 갖는 고분자를 얻었으나 (혼합비율 3:1), 이산화탄소를 용매로 사용한 결과 기본적으로 5각형 구조만을 갖는 고분자를 얻어내었으며 이에 대한 특허를 출원하였다. 초임계수에서의 나노입자제조분야에서는 금속산화물이 되는 반응에서는 수열합성에서 쉽게 얻지 못하는 Single Crystal, Single Phase, Nano-size 입자를 얻어낼 수 있었다. 초임계유체에서의 Poly(Lactic Acid) 중합에서는 초임계 프로판, 초임계 용매를 사용하여 생분해성 고분자를 중합시키면 분자량이 높고 분자량 분포가 좁은 양질의 고분자를 얻을 수 있으며 중합반응생성물을 Antisolvent인 초임계이산화탄소에 분사를 시키면 촉매, 올리고머, 단량체는 CO2에 녹는 반면 고분자는 석출되는 방법으로 이 hybrid process는 기술적으로 혁신적이고 경제적인 공정 가능성 확보하였다. TPA제조 청정생산공정에서는 초임계수에서 p-Xylene을 부분산화시켜 terephthalic acid를 제조하는 공정은 기존의 초산용매, HBr, Co/Mn촉매를 전혀 사용하지 않는 청정공정이다.
Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획
지금까지 제1단계 연구에서 확보한 결과를 토대로 제2단계 연구를 통해 본 연구의 최종목표인 환경친화적이고 경제성 있는 초임계 반응공정의 개발이 필요하며, 이는 Bench-scale 규모의 반응 장치를 운전하여 공정의 건전성, 경제성 그리고 지속 가능성 등이 확보되어야 한다. 경쟁력있는 Pilot Plant의 설계를 위한 제2단계 연구 지원을 바란다.

Abstract ▼

I. Subject
Development of Environment Friendly Chemical Reaction Process with Supercritical Fluids
II. Objectives
The final objective of this research is to develop of chemical reaction process with supercritical fluids. At the initial stage of research program, a major emphasis was to b

I. Subject
Development of Environment Friendly Chemical Reaction Process with Supercritical Fluids
II. Objectives
The final objective of this research is to develop of chemical reaction process with supercritical fluids. At the initial stage of research program, a major emphasis was to be exploring the use of supercritical fluids as environmentally acceptable alternatives to conventional solvents for chemical process so called "Clean Technology". The detail areas are include sub-micron particle design, material synthesis, chemical reactions, and polymerization.
III. Content and Scope
1. Submicron Particle design
2. Chemical Reaction
3. Polymerization
IV. Results
We have developed both lab-scale and bench-scale apparatus for nanosize particulate metal oxides and have prepared nano-particles including CeO2, BaO·6Fe2O3, TiO2, ZnO, CuO, CoO3, LiCoO2, and LiMn2O3. One of our projects, we aim to develop chemistry in near-critical and supercritical H2O with particular emphasis on partial oxidation processes (p-xylene to terephthalic acid). We also have investigated the polymerization of electric conducting polymers (cyclopolymerization of dimethyl dipropargylmalonate in supercritical CO2). Electrocarboxylation of α-chloronaphthalene to α-naphthalenecarboxylic acid and dimethyl carbonate from CO2 and methanol were also investigated to prepare them in supercritical CO2.

목차 Contents

• 제1장 서론
  제 2 장 국내외 기술개발 현황
  제 1 절 초임계유체기술동향
  1. 초임계유체기술의 국내외 동향
  2.초임계 반응공정
  3. 초임계水 산화반응
  4. 초임계수에서 수화반응(hydrolysis)
  5. 고분자합성반응
  6. 선택성 향상 화학반응
  7. Homogeneous Catalytic Reactions
  8. Heterogeneous Catalytic Reactions
  9. 무촉매 반응
  10. 초임계수에서 이용 나노입자제조
  11. 초임계유체를 역용매로 이용한 나노입자제조
  12. 廢고분자 recycling
  13. 초임계유체 추출기술
  14. 초임계유체 세정기술
  15. 초임계 Impregnation
  16. 초임계유체 크로마토그래프
  17. 초임계유체 fractionation
  18. 초임계 건조
  제 3장 연구개발수행 내용 및 결과
  제 1 절 초임계유체를 이용한 미세입자 제조연구
  1. 장치 제작
  2. BaO·6Fe2O3 제조
  가. 실험
  나. 결과 및 고찰
  3. 금속산화물의 나노입자제조 정성적인 실험
  제 2 절 초임계유체 유기화학반응
  1. 초임계수에 의한 p-Xylene 산화연구
  가. 목적
  나. 실험 장치
  다. 실험 조건 및 방법, 분석
  (1) 실험 조건
  (2) 실험 방법
  라. 결과 및 고찰
  (1) p-Xylene의 반응 경로
  (2) p-Xylene의 산화속도
  (3) 온도 조건에 따른 TPA의 생성 농도 변화
  (4) 300℃, 260bar에서의 반응 생성물의 변화
  마. p-Xylene의 부분산화반응에 대한 Kinetics
  2. 초임계 전해반응
  가. 서론
  나. 연구내용
  (1) 실험장치 및 실험방법
  (2) 초임계 전해반응 예비실험
  다. 연구결과
  (1) 상평형 결과
  (2) 전해반응에서의 이산화탄소의 반응 메카니즘
  (3) 전방향족 할로겐화합물(1-chloronaphtalene)의 전해반응 메카니즘
  (4) 초임계 이산화탄소를 이용한 2-chloronaphtalene 의 전해카르복실화 반응
  라. 결론
  3. 초임계유체에서 DMC합성
  가. 서론
  나. 실험
  다. 결과
  (1) Methanol을 원료로 DMC의 합성가능성 실험
  (2) Methanol을 원료