불화수소와 냉매 혼합물의 상평형에 관한 연구 = A Study on the Phase Equilibria for Hydrogen Flouride and Refrigerant Mixtures

국문 초록 (Abstract)

기존의 염화불화탄소(CFC)와 염화불화탄화수소(HCFC) 계열의 냉매에 대한 규제가 심해짐에 따라서 새로운 대체냉매에 대한 개발의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 냉매의 개발에는 불화수소가 원료로서 사용되고 있으나, 불화수소의 독성 및 부식성 때문에 불화수소를 포함한 혼합물의 상평형 데이터가 거의 알려져 있지 않다. 또한 불화수소의 기상에서의 서로간의 회합성 때문에 이를 모사하기가 매우 어려운 실정이다.
본 연구에서는 불화수소가 오존층을 파괴하지 않는 생로운 대체냉매인 불화탄화수소(HFC) 혼합물에 대한 상평형계산을 기존의 Anderko의 접근방법과 이를 변형하여 새로운 혼합규칙에 적용한 모델식과 비교를 시도하였으며, 특히 범용성 화학공정 모사기에 내장되어 있는 SRK-based hexamer 모델과 비교하여 우수한 결과를 나타내었다.
Anderko가 개발한 불화수소의 상태방정식은 화학적 상호작용항과 물리적 상호작용 항으로 나눌 수 있는데, 화학적 상호작용항은 불화수소가 기상에서 동종간에 서로 회합을 이루는 것을 묘사한 항으로써 본 연구에서는 Anderko의 최초의 항을 수정없이 사용하였으며, 물리적 상호작용항은 회합을 이룬 불화수소와 단량체의 불화수소가 불화탄화수소간의 물리적 상호작용을 나타낸 것으로써 초기에 Anderko가 적용한 van der Waals 혼합규칙을 변형하여 3개의 매개변수를 갖는 조성에 의존적인 새로운 혼합규칙을 제안하였다.
본 연구에서 수행한 불화수소와 냉매간의 상평형 계산결과는 다성분계 혼합물에까지 적용이 가능하며 대채냉매 개발 공정의 분리 및 공정설계, 그라고 공정운전에 매우 유용하게 이용될 수 있으리라 생각된다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론
• 2. 이론적 배경
• 2.1 화합물질의 상태방정식
• 2.3 상태방정식 혼합규칙의 변형
• 3. 상평형 관계식 및 최적화 계산
• 4. 결과 및 토론
• 5. 결론
• 6. 참고문헌