성균관대학교 공과대학 화학공학부
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에너지 기술 Energy Technology
에너지 기술은 여러 학문분야가 관련된 영역으로 에너지의 효율적이고 안전한 추출, 사용, 저장, 이송, 변환에 관한 학문임. 화학공학은 이러한 에너지 기술 분야에서 중추적인 역할을 하고 있음. 성균관대학교 화학공학부의 에너지 기술에 대한 연구는 탄화수소 및 태양광을 활용한 수소제조, 태양광 에너지로부터 전기를 생산하는 태양전지, 수소 또는 알코올로부터 전기를 생산하는 연료전지, 전기에너지를 효율적으로 저장할 수 있는 리튬이차전지 및 커패시티 등 다양한 연구분야에서 세계 탑 수준의 연구성과를 도출하고 있으며 최근 국제적으로 에너지의 무기화가 진행됨에 따라 화학공학은 국가 안보와 직결되는 매우 중요한 역할을 하고 있다.
 
촉매공학
에너지공학
고분자물리 및 응용
다상유동 및 분체 공학
에너지촉매
미세유체 및 코팅공정
에너지 저장 및 환경 소재
다상유동 및 분체공학
주요연구분야
본 연구실은 다상유동 및 분체공정에 대한 기초적인 연구를 수행하고 있으며 유동층 반응기를 에너지 및 환경기술에 응용하기 위한 연구도 함께 수행하고 있다. 다상유동이란 기체, 액체 및 고체상이 혼합된 다상(Multi-Phase)의 흐름특성에 관한 연구이다. 유동층 반응기란 기체, 액체 및 고체상이 다상흐름 상태를 유지하면서 운전되는 형태의반응기로 열 및 물질전달 특성이 우수하여 석유화학을 비롯한 화학공학 산업 전반에서 많이 사용되고 있다. 분체공정은 고체 입자의 생성 및 반응 시스템 내부에서의 물리적 특성에 관해 연구하는 분야이다. 본 연구실에서는 석탄화력발전소 등으로부터 생성되는 이산화탄소를 제거하기 위한 탄산칼슘 입자의 합성을연구하였으며, 유동층 반응기로부터 합성된 Multi-Walled NanoTube (MWNT)의 분산 및 응용에 관한 연구를 수행하고 있다.
유동층 (Fulidized Bed Reactor)
본 연구실에서는 기체-고체의 기포유동층 반응기(Bubbling Fluidized Bed) 및 기체-고체-액체의 3상이 혼합된 유동층 반응기에 대한 기초연구를 수행하고 있다. 기체-액체-고체가 혼합된 3상유동층 장치에서는 크기와 밀도가 다른 두가지 이상의 입자에 대해 조업조건에 따른 고체 입자의 유동특성에 관한 연구를 수행하고 있다. 기체-고체의 기포유동층 반응기에 대해서도 여러가지 입자 및 공정조건에 따른 유동특성 연구를 수행하고 있으며, 유동층 반응기의 응용에 관한 연구로는 바이오매스를 유동층 반응기에서 급속 열분해하여 오일을 생산하는 연구를 수행하였다.

순환유동층 ( Circulating Fluidized Bed, CFB)
순환유동층(CFB) 반응기는 유동층 반응기의 한 형태로 기체와 고체가 고속으로 순환하면서 긴밀한 접촉을 통해 화학적, 물리적 작업을 수행하는 기술 분야이다. 순환유동층 반응기는 기포유동층에 비해 조업 유속의 범위가 넓고 기체 주입속도가 빨라서 고체의 처리 능력이 크며, Plug-flow 흐름이 유지되므로 인하여 기-고상 간의 접촉 효율이 높고, 접촉이 균일하게 되기 때문에 높은 반응 전환율 및 열전달 속도를 얻을 수 있다. 최근 석유자원의 고갈로 인하여 경질의 올레핀을 메탄올로부터 생산하기 위한 Methanol to Olefin(MTO) 공정이 주목받고 있다. 본 연구실에서는 MTO 반응 및 코크로 인해 비활성화된 SAPO-34 Cold model 장치 내부에서의 고체-기체상의 수력학적 특성 파악 및 장치의 Scale-up에 관한 연구를 수행하였다. 또한 천연가스로부터 수소를 생산하기 위한 Chemical looping 반응 장치를 개발하기 위한 다단 순환유동층 반응기에 대한 연구를 수행중에 있으며, 철광석 환원 공정을 개발하기 위한 CFB 장치의 Cold model 에 관한 연구도 수행중이다.

유동층 반응기에서 탄소나노튜브 합성 및 응용
(Synthesis of carbon nanotube in fluidized bed reactor and its applications)
탄소나노튜브(CNT)는 6개 탄소 원자가 sp2 hybrid 구조의 튜브 형태로 이루어진 나노물질이다. CNT는 구조적 특성에 의한 여러 가지 우수한 물성으로 인해 여러 산업 분야에서 새로운 소재로 각광받고 있다. 본 연구실에서는 유동층 반응기를 이용하여 여러가지 carbon source로부터 고순도의 CNT를 합성하는 연구를 수행하고 있으며 CNT를 응용하기 위해 유동층 반응기에서 합성된 CNT를 분산하는 연구를 함께수행하고 있다. 전기전도성 고분자 및 전계방출 디스플레이 등의 응용을 위한 연구가 앞으로 진행될 것이다.

 
 
 
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