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실험실 규모 SCF 분말 형성시스템의 설계 및 프로세스 방향

전문가 제언: ○ 초임계유체는 기체와 액체가 공존할 수 있는 온도와 압력(임계점)을 초과하는 상태에 있는 것으로, 보통의 기체나 액체와는 다른 독특한 유체이다. 이 초임계유체는 어디나 침투할 수 있는 기체성질(확산성)과 성분을 용해할 수 있는 액체성질(용해성)이 있으며, 또한 그 물성을 연속적으로 크게 변화시킬 수 있는 특징이 있다. 이산화탄소를 임계유체로 사용하면 상온에서 환경에 유해한 화학, 의약품, 식품 분야에 사용되는 유기 용매를 대체할 수 있고, 열에 약한 의약품 등 변성이 쉬운 물질을 초미세 분말로 형성할 수 있다.

○ 의약품 등 제조공정의 기존의 결정화공정은 제품입자의 분포도가 크고, 용매가 제품에 일부 잔존하는 단점이 있으나, 이산화탄소의 초임계유체를 이용하면 균일한 분포의 미세 결정입자를 순수하게 형성할 수 있다.

○ 초임계유체를 이용한 분말형성방법에는 SAS(Supercritical Antisolvent), PCA(Precipitation using Compressed Antisolvent), SAS-EM (Supercritical Antisolvent with Enhanced Mass Transfer) 및 RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solutions) 등 여러 공정이 개발 보급되고 있다. 이 글은 초임계유체를 활용하는 각 공정의 실험실 규모 장비의 설계와 프로세스 엔지니어링 등 단위 조작정보와 하드웨어를 종합하여 보고한 것으로, 향후 스케일업을 통한 분말 형성기술의 실용화에 도움이 되고자 한 것이다. 각 공정의 특성과 사용되는 용기, 계장, 안전 등의 문제를 검토 비교하고 유의사항을 제시하고 있다.

○ 초임계유체 특성은 상당히 오래전에 알려졌으나, 고압 유체 취급에 따른 기술적인 문제나 설비 등의 기자재 코스트가 비싸다는 이유로 실용화는 최근에 이루어지고 있다. 현재도 실용화에 아직 문제가 남아있으나, 연구 진행에 따라 가까운 장래에 자원과 에너지 절약, 화학제품의 케미컬 리사이클 효율화, 폐기물의 재자원화 또는 무해화 등의 여러 분야에 크게 활용될 것이다. 새롭게 각광을 받는 이 분야의 연구 및 실용화에 적극 참여가 요망된다.

저자: Vemavarapu, C; Mollan, MJ; Lodaya, M; Needham, TE
자료유형: 학술정보