維持時間을 고려한 막내 氣體 擴散係數의 推定

국문 초록 (Abstract)

H₂, He, N₂, O₂ 및 C₂H₄ 기체에 대해 PDMS 고분자의 투과계수, 확산계수와 용해도계수를 온도 10∼80℃, 압력은 0.5∼7.0 kg/㎠에서 수행하였다. 실험전 예비 조건을 적당하게 설정할 수 있다면, PDMS 고무막을 사용한 용적형측정 장치는 기체투과계수 뿐만 아니라 기체 확산계수의 측정에도 매우 유용하다는 것을 보여주었다. 기체 확산계수의 데이터는 Time lag법으로 부터 얻었으며, Time lag는 막의 양면간 초기 농도분배의 편차에 영향을 받는다는 것이 관찰되었다. 이러한 현상은 막내의 기체 농도가 막의 양측면 압력에 의해 설정된 평형농도 보다 높은 경우로써, 이론적으로 잘 설명되며, 특히 유지시간(Standing time)에 의해 적절하게 묘사될 수 있었다. 평형은 Time lag의 약 3배 되는 유지시간 후에 설정되어졌다. 같은 기체를 반복해서 실험하는 경우 위의 시간동안 방치시킨 후에 측정한다면 Time lag 법에서 초기 기체분포의 편차에 의한 영향은 거의 없는 것으로 나타났다.
결과적으로 기체 투과계수및 확산계수의 값은 다른 문헌과 잘 일치하였으며, 확산계수는 기체분자의 크기가 증가함에 따라 감소함을 보였다. 그리고 투과계수, 확산계수 및 용해도계수등에 대해 온도, 압력, 유지시간의 영향 등을 고찰하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Permeability, Diffusivity and Solubility of PDMS polymer to H₂, He, N₂, O₂ and C₂H₄ were measured at temperatures between 10 and 80℃ and at pressured up to 7 Kg/cm². It was shown that the volumetric permeability apparatus was much applicable to the evaluation of the gas diffusion coefficients as well as the gas permeability coefficients in the case of a PDMS rubber membrane, if only the pre-experimental conditions can be set up properly. The data for the gas diffusion coefficients were obtained by the time lag method.
Moreover. it was actually observed that time lag is much effect with the initial deviation of the gas distribution between the inside and outside of membrane. This phenomenon could be well quantified by the theoretical considerations in the case that the gas concentration in membrane is higher than the equilibrium concentration defined by the outside pressure. Particularly, this phenomenon could be will described by standing time. Equilibrium was estabilished after the standing time of about 3 times the time lag. Therefore, in the repeated measurement with the same gas, there is little effect of the initial deviation of the gas distribution on the time lag method, if only the remeasurement wi11 be performed after standing for the above period.
Finally, Gas permeability coefficients and diffusion coefficients were in good agreement with those obtained by the other authors. These values decrease as the size of the gas molecules increases. The permeabiIity coefficients, diffusion coefficients and solubility coefficients of experimental gas were discussed at difference pressure, temperature and standing time.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 국문초록 = 3
• List of Figures = 4
• List of Tables = 6
• 1. 서론 = 7
• 2. 이론적 배경 = 11
• 2.1. 정상상태 투과식 = 11
• 2.2. 비정상상태 투과식 = 13
• 2.3. 막내의 농도(C₃)와 탈착현상 = 17
• 2.4. 기체 투과에 대한 온도의 영향 = 20
• 3. 실험 = 21
• 3.1. 실험장치 = 21
• 3.2. 실험방법 = 23
• 3.3. 실험범위 = 24
• 3.4. 막처리 및 제반사항 = 25
• 4. 결과 및 고찰 = 26
• 4.1. 투과계수, 확산계수 및 용해도계수 = 26
• 4.2. 막내 기체농도의 초기편차에 의한 영향 = 37
• 5. 결론 = 53
• Nomenclatures = 54
• Greek letters = 55
• References = 56
• 영문초록 = 58
• Appendix A = 60
• Appendix B = 63
• Appendix C = 64