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초임계수 반응장에서 탄소 생성

전문가 제언: ○ 탄소는 유기가스, 저분자유기화합물 또는 고분자화합물 등의 탄소원을 사용하여 불활성가스 분위기에서 고온 열처리하여 생성된다. 탄소원 화합물의 C-C 결합이나 C-H 결합의 해리에는 400kJ/mol이라는 큰 에너지가 필요하므로 열분해를 이용한 탄소 생성에는 ~1000℃ 정도의 높은 온도가 필요하다. 탄소생성조건을 더욱 온화한 상태로 만들기 위해서는 열역학적 요인에 의하지 않고 탄소전구체가 되는 활성종을 생성해야 한다.

○ 초임계수는 압력과 온도 조건에 따라 조정할 수 있는 다양한 물리화학적인 특성을 가진다. 최근에 초임계수는 탄소 제조용의 새로운 반응 매체로 사용되고 있다. 초임계수 중에서 H2O2 또는 O2를 사용하는 초임계수 산화기술은 유해한 유기폐기물을 완전히 무해화 하는 기술로서 주목을 받고 있다. SCWO의 반응기구를 고려하면 완전산화에 불충분한 소량의 H2O2(또는 O2)를 사용하면 임계점 근방의 낮은 온도조건에서 유기화합물로부터 프리라디칼 종이 유도될 것으로 기대할 수 있다.

○ 본고는 초임계수 중에서 과산화수소를 라디칼반응 개시제로 사용하는 방법으로 초임계수에 쉽게 용해하는 저분자 유기화합물을 사용하여 약 400℃의 저온에서 탄소 생성에 성공한 사례를 소개하고 있다.

○ 초임계수룰 반응용매로 사용하는 자원 회수, 무기재료 제조, 폐기물 처리 등 다양한 활용을 위한 연구와 실용화가 KIST 등 산학 각 분야에서 왕성하게 이루어지고 있으며, 초임계수산화공정을 이용한 폐수 처리기술은 개발되어 실용화되고 있다. 본고에서 소개하는 새로운 탄소재료의 제조 방법은 금후의 기초과학 발전에 응용이 기대되는 주요한 기술로서 관련분야의 관심이 요망된다.

저자: Ki Chul Park, et al.
자료유형: 학술정보