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석탄탄화물의 폐쇄공형성과 개기공기구

전문가 제언: ○ 석탄가스화 반응을 제어하는 중요인자의 하나는 반응 중에 있는 석탄 char의 세공(細孔)구조가 거론되고 있다. 석탄 char의 세공구조는 가스화반응에 따라 변화한다는 것은 이미 알려져 있으며, 이것을 고려한 기고반응모델, 이를테면 랜덤포아모델(RPM: Random Pore Model)을 사용한 반응속도의 해석도 많이 보고되고 있다. RPM에서는 고체 내에 세공이 불규칙하게 분포하는 경우에도 그의 변화거동을 하나의 세공구조로 보고 표현하는 기고반응모델이다

○ 석탄 char 내부의 기공분포는 외부표면과 연결되어 있는 개기공(open pore)과 외부와 연결이 되지 않는 폐쇄공(closed pore)도 존재하고 있는데 석탄 char의 가스화 반응에 따른 폐쇄공의 변화와 폐쇄공의 형성․개기공의 기구(mechanism)에 관한 연구사례는 거의 없다. 따라서 석탄의 열분해 및 가스화 반응의 해석에 꼭 필요한 폐쇄공의 체적과 비표면적의 변화, 폐쇄공의 형성과 개기공의 기구(메커니즘)를 밝힐 필요가 있다.

○ 본고에서는 석탄가스화 반응에 있어서 세공구조의 변화에 관한 과거의 연구예가 거의 없는 폐쇄공의 연구에 착안하였다. 시료는 석탄과 페놀수지, PVC 피치 등의 모델물질을 사용하였으며 이것으로부터 열분해 및 char의 기고반응시의 폐쇄공의 형성 및 개기공기구에 관하여 기체흡착, X선 회절, 진 밀도측정 등을 사용하여 해석을 행하다.

○ 연구결과에 따르면 석탄에서는 점결탄으로부터 조제된 char의 폐쇄공용적은 비점결탄으로부터 조제된 char에 비하여 큰 값을 나타낸다. 이는 폐쇄공의 형성은 열분해시의 연화 용융성이 밀접하게 관계있다 생각된다. 또한 열분해 온도의 상승과 수반하여 폐쇄공용적은 증가하는데 이는 적층구조의 발달에 의하여 마이크로 공의 폐쇄가 있다는 것을 생각하게 한다.

저자: Takashi KOMIYA, Tetsuya OCHIAI, Tatsuya MORIMOTO, Hirokazu ODA1
자료유형: 학술정보