화학 평형 이동시 반응 속도 변화에 대한 고등학생들의 이해 조사

박종윤,유현희,Park, Jong-Yoon,Yu, Hyun-Hee 대한화학회 2007 대한화학회지 Vol.51 No.4

본 연구에서는 고등학교 3학년 학생 100명을 대상으로 세트화 된 질문지를 사용하여 화학 평형 이 동시 반응 속도 변화에 대한 학생들의 이해 정도를 조사하고, 반응 속도의 기본 개념에 대한 질문이 화학 평 형 이동시의 반응 속도 변화를 이해하는데 도움이 되는지를 조사하였다. 질문지는 A, B, A' 세 개의 세트로 구 성하였으며, A, B, A' 순서대로 응답하도록 하였다. A세트는 화학 평형 이동시의 반응 속도 변화에 대한 문항, B세 트는 반응 속도의 기본 개념에 대한 문항으로 되어 있으며, A'세트는 A세트와 동일한 문항으로 되어 있다. 학 생들의 응답을 분석한 결과 화학 평형 이동시 반응 속도 변화에 대해 정반응 속도 변화보다 역반응 속도 변 화에 대한 이해가 낮았다. 그리고 평형에서 농도 변화에 따른 반응 속도 변화에 대한 이해는 어느 정도 되어 있으나 온도 변화에 따른 반응 속도 변화에 대한 이해도는 아주 낮았다. 그러나 반응 속도 기본 개념에 대한 정답률은 아주 높아 평형 이동시 반응 속도 변화에 대한 낮은 이해도는 반응 속도에 대한 기본 개념이 부족 한 것이 아니라 이를 화학 평형 이동에 제대로 연계시키지 못한 결과로 생각된다. A세트와 A'세트의 정답률 을 비교한 결과 A'세트의 정답률이 통계적으로 유의미하게 높게 나타나 B세트의 문항이 A'세트의 문항 해결 에 도움이 된 것으로 해석할 수 있다. 그러므로 이와 같은 세트화 된 질문지가 학생들의 개념 연결에 도움을 줄 수 있는 가능성을 확인하였다. The purpose of this study is to investigate the students' conceptions about the reaction rate changes during the chemical equilibrium shifts and also whether the questions about basic concepts of the reaction rate are helpful for the students' understanding of reaction rate changes during the chemical equilibrium shifts. The subjects were 100 students in the 12th grade. The questionnaires were composed of A, B, and A' set, which had to be answered sequentially. The A set consisted of questions asking the change of reaction rate when chemical equilibrium was shifted, the B set was to testify the basic concepts of the reaction rate, and the A' set was the same as the A set. The results showed that the students' understanding of the reverse reaction rate change was lower than that of the forward reaction rate change during the equilibrium shift. Also it was found that students' understanding of the reaction rate change caused by adding the reactant was fairly good while their understanding of the reaction rate change caused by temperature increment was very poor. Since the students marked very high scores in the B set questions, their poor understanding for the reaction rate changes during the equilibrium shifts was not seemed to be due to the lacks of the basic knowledge of reaction rate. Instead, it was due to the failure of applying the basic knowledge of reaction rate to the changes of reaction conditions. It was also found that the average scores of A' set were statistically higher than those of A set. It means the B set items were helpful for the students to solve the A' set items. These results evidenced the possibility of set questionnaires could help the students to connect the related concepts in solving the problems.

고등학생들의 화학반응속도 개념과 화학평형 개념간의 상관관계

박국태,김경수,박광서,김은숙,김동진,Park, Guk-Tae,Kim, Gyeong-Su,Park, Gwang-Seo,Kim, Eun-Suk,Kim, Dong-Jin 대한화학회 2006 대한화학회지 Vol.50 No.3

이 연구의 목적은 고등학생들의 화학반응속도 개념과 화학평형 개념을 조사하여 이들간의 상관관계를 알아보고자 하는 것이었다. 연구대상은 경기도 K시 소재의 인문계 고등학교 자연계열 3학년 학생 120명이었다. 이 연구를 위하여 화학반응속도와 화학평형에 관한 학습내용에서 서로 관련이 있는 것들을 선정하여 개념 검사지를 개발하였고, 문항별 응답 내용을 분석하였다. 연구결과, 화학반응속도에 관한 객관식 문항에 대한 정답률은 높게 나타났으나, 응답 이유를 묻는 문항에 대한 정답률은 상대적으로 낮아서 화학반응속도에 대한 과학적 개념 형성이 잘 되어 있지 않음을 알 수 있었다. 대부분의 고등학생들은 정반응 속도에 관한 문항의 정답률은 높았으나 역반응 속도에 관한 문항의 정답률은 낮았다. 화학평형에 관한 개념의 형성 정도에 있어서는 한쪽 반응만 생각해도 이해할 수 있는 평형개념에 대한 정답률은 높게 나타났으나 정반응과 역반응을 동시에 생각해야 하는 문항에 대한 정답률은 낮게 나타났다. 고등학생들의 화학반응속도 개념과 화학평형 개념간의 상관관계에서 전체적인 상관관계가 다소 높은 것으로 나타났다. 특히, 역반응에 관한 화학반응속도 개념이 부족한 고등학생들은 화학평형이 동적 평형 상태라는 것을 잘 이해하지 못하는 것으로 나타났으며, 화학반응 메커니즘을 충돌론으로 잘 이해하지 못하는 고등학생들은 농도와 촉매가 화학평형 이동에 미치는 영향에 대한 이해도 부족한 것으로 나타났다. 그리고 농도와 촉매에 관련된 화학반응 개념과 화학평형 개념간에 상관관계가 있으나 낮은 것으로 나타났다. 따라서 화학평형의 선개념으로 중요한 부분인 화학반응속도에 관한 과학적 개념형성이 화학평형에 대한 오개념을 줄일 수 있는 방안이 될 수 있다. 그리고 한쪽 반응에만 국한된 화학반응속도에 관한 교수-학습 방법은 동적 평형과 관련된 화학평형 개념 형성에 어려움을 초래하므로, 화학반응속도론에 근거하여 정반응과 역반응을 모두 언급할 수 있도록 하는 교수-학습 방법을 개발하여 학습지도하는 것이 화학평형 개념 형성에 효과적일 것이다. The purpose of this study was to investigate the correlation between concepts on chemical reaction rates and concepts on chemical equilibrium in high school students. The subjects of the investigation consisted of 120 third grade students attending high school in K city of Kyunggi province. For this study, questionnaire relevant to the subject of chemical reaction rates and chemical equilibrium was developed and the answers were analyzed. As a result of the study, a large percentage of high school students answered questions on reaction rates correctly, but only a small percentage of the students could give explanations. Many high school students answered questions on the rates of forward reactions correctly, but not the questions on the rates of reverse reactions. For the concepts on chemical equilibrium, many high school students gave correct answers when faced with equilibrium questions that only required the understanding of one side of the reaction. But the students could not answer the questions requiring understanding of both forward and reverse reactions as well. Overall, there was a little high correlation between concepts on chemical reaction rates and concepts on chemical equilibrium in high school students. Especially, high school students with little understanding of reverse reaction rates did not understand that chemical equilibrium is a dynamic equilibrium. Also, high school students with little understanding of the collision mechanism regarding chemical reaction rates did not understand the effect of concentration and catalyst factors on chemical equilibrium. And the correlation between concepts on chemical reaction rates and concepts on chemical equilibrium related to concentration and catalyst factors was low. In conclusion, the formation of scientific concepts on chemical reactions rates can decrease misconceptions on chemical equilibrium. Also the teaching-learning method limited to one side of a reaction can cause difficulty in forming the concepts on chemical dynamic equilibrium. Therefore, the development of a teaching-learning method which covers both the forward and reverse reactions can be effective in helping students form the concepts on chemical equilibrium.

운전시뮬레이터 훈련이 뇌졸중 환자의 시각 및 신체 반응 속도에 미치는 영향 : 단일 사례 연구

오영주,송예원,이재신 대한작업치료학회 2015 대한작업치료학회지 Vol.23 No.4

목적 : 본 연구는 뇌졸중 환자를 대상으로 운전시뮬레이터 훈련을 적용하여 시각 반응 속도와 신체 반응 속 도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 연구방법 : 연구 대상은 뇌졸중 환자 3명이며, 개별실험 연구 방법 중 AB 설계를 사용하였다. 총 실험회기는 총 18회기로 기초선 A 3회기, 중재기 B 15회기로 진행하였다. 운전시뮬레이터 훈련의 중재는 시나리오를 무작위로 선택하여 주 3회, 회기당 30분간 적용하였다. 시각과 신체 반응 속도 변화의 반복 측정을 위해 시 각 탐색, 주변 시각 인식, 시각적 주의력, 시각-운동 반응 속도를 측정하도록 설계된 Dynavision을 사용하 였으며, 중재 전·후 길 만들기 검사(Trail Making Test; TMT)를 사용하여 시각-운동 처리 속도의 변화 를 측정하였다. 결과 : 운전시뮬레이터 훈련을 받은 3명의 대상자는 운전에 있어 중요한 시각적 요소들을 측정할 수 있는 Dynavision으로 반응 속도를 확인한 결과 시각적 반응 속도는 통계적으로 유의한 향상을 보였다. 또한 신체적 반응 속도에서는 모두 향상을 보였으나 대상자 2와 3만 통계적으로 유의하게 향상되었다. TMT 를 통해 측정한 시각-운동 처리 속도는 대상자 모두 향상되었다. 결론 : 운전시뮬레이터의 적용은 뇌졸중 환자의 시각과 신체 반응 속도, 시각-운동 처리 속도의 향상에 효 과를 보였다. 따라서 운전시뮬레이터 훈련은 뇌졸중 환자의 안전 운전을 위한 중재도구로의 활용에 효과 적으로 사용될 수 있을 것이다. Objective : This study applied a driving simulator training to stroke patients to identify its effect on the speed of visual and physical response. Methods : The study was conducted on three stroke patients for a total of 6 weeks. Of the study methodology, an AB design was used. During the study period, to each patient was applied 3 sessions for the baseline A, 15 sessions for the intermediate level making it a total of 18 sessions. During the baseline period only Dynavision was used to measure the visual and physical response speed of subjects, while during the intermediate period, Dynavision was conducted after a driving simulator training scenario randomly selected was applied for 30 minutes for three times a week. During the last sessions of baseline A and reassessment, a Trail Making Test (TMT) was carried out to verify the visual-motor processing speed. Results : All subjects that had undergone driving simulator training showed a statistically significant improvement in the visual response speed. Physical response speeds all showed improvement, with subject 2 and subject 3 showing significant improvement. In the TMT all subjects had improved. Conclusion : The application of a driving simulator brought improvement in the visual and physical response speeds of stroke patients and an improved visual-motor processing speed was also confirmed. Therefore, driving simulator training in stroke patients can be an effective mediation tool for safe driving, by identifying the risk factors in driving in advance and lowering the risk of traffic accidents.

앙금 생성 반응을 이용한 화학반응속도 측정 실험의 분석과 Small-Scale Chemistry를 적용한 실험 개발

박국태,노지현,김동진,유란영,노윤미,김묘경,이상권,Park, Kuk-Tae,Noh, Ji-Hyun,Kim, Dong-Jin,Ryu, Ran-Yeong,Noh, Yun-Mi,Kim, Myo-Kyung,Lee, Sang Kwon 대한화학회 2008 대한화학회지 Vol.52 No.3

이 연구의 목적은 고등학교 과학 교과서에 제시된 앙금 생성 반응을 이용한 화학반응속도 측정 실 험으로 small-scale chemistry (SSC)를 적용한 실험을 개발하고자 하는 것이다. 연구를 위해서 고등학교 10종 과 학 교과서에 제시된 화학반응속도에 미치는 농도와 온도의 영향에 대한 실험 방법을 반응 생성물 확인 방법 에 따라 분류하고, 과학 교과서에 가장 많이 제시되어 있는 앙금 생성 반응을 이용한 화학반응속도 측정 실험 을 교과서 실험 방법에 따라 수행하였다. 그리고 실험 과정에서 나타나는 문제점들을 분석해서 앙금 생성 반 응을 이용한 화학반응속도 측정 실험에 SSC를 적용한 실험을 개발하였다. 연구 결과에 의하면, 과학 교과서 에 제시된 앙금 생성 반응을 이용한 화학반응속도 측정 실험에는 반응 용액들의 혼합 방법에 대한 번거로움, X자가 보이지 않는 시점의 애매모호함, 실험 결과 수집의 시간 지연, 유독한 이산화황 기체의 발생, 물중탕 장 치 조작의 불편함, 그리고 반응 온도 통제의 어려움 등의 문제점들이 있었다. 또한, 실험 결과들의 재현성이 부 족하였다. 이러한 문제점들은 앙금 생성 반응을 이용한 화학반응속도 측정 실험에 SSC를 적용하여 개발한 실 험으로 해결할 수 있었다. SSC를 적용한 실험에서는 A4 용지 반응판에 실험의 순서를 명시하여 실험 방법을 명확하게 할 수 있었으며, 홈판과 스템 피펫을 사용하여 반응시간을 단축하여 실험 결과들을 연속적으로 얻을 수 있었다. 또한, 유독한 이산화황 기체의 발생량을 1/7 정도로 줄일 수 있었으며, X자가 보이지 않는 시점도 뚜렷하게 관찰할 수 있었다. 그리고 30분 내에 화학반응속도에 미치는 농도와 온도의 영향에 대한 두 실험을 간편하고 재현성 있게 수행할 수 있었다. 또한, 수업시간 중 실험 결과들을 해석하고 토의할 수 있는 시간을 확보할 수 있어, 고등학생들이 화학반응속도에 미치는 농도와 온도의 영향에 대한 과학적인 개념을 형성하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. The purpose of this study was to understand the experiment for measuring chemical reaction rate by precipitate formation and to develop experiments applying small-scale chemistry. For this study, the experimental method for measuring the effect of concentration and temperature on chemical reaction rates presented in the 10 high school science textbooks were classified by their experimental methods of confirming production. Subsequently, problems observed in carrying out the experiments for measuring chemical reaction rates by precipitate formation frequently presented in the 10 high school science textbooks were analyzed. Experiments applying small-scale chemistry were developed measuring chemical reaction rate by precipitate formation. According to the result of this study, there were some problems in the experimental method of precipitate formation for measuring chemical reaction rates presented in the high school science textbooks. Those problems in the science textbook experiments were insufficient specification of mixing methods of reaction solutions, obscurity of knowing when the character letter X disappeared, time delay in collecting the experimental data, formation of hazardous sulfur dioxide, uneasiness of fixing water bath container, controlling the reaction temperature, and low reproducibility. Those problems were solved by developing experiments applying smallscale chemistry. Presenting the procedure of mixing reaction solutions on the A4 reaction paper sheet made the experimental procedure clearly, using well plates and stem pipette shortened the reaction time and made it possible to continuously collect the experimental data. Furthermore, the quantity of hazardous sulfur dioxide was reduced 1/7 times and the time when the character letter X disappeared could be observed clearly. Since experiments for measuring the effect of concentration and temperature on chemical reaction rates could be performed in 30 minutes, the developing experiments applying SSC would help students understand the scientific concepts on the effect of concentration and temperature on chemical reaction rates with enough time for experimental data analysis and discussion.

작은 반응 매질에서 일어나는 촉매 반응 속도에 관한 연구

김중한,성재영,Kim, Jung-Han,Sung, Jae-Young 대한화학회 2008 대한화학회지 Vol.52 No.3

본 논문에서는 반응 매질의 부피가 촉매 반응 속도에 미치는 영향을 조사하였다. 단순하지만 정확한 모델에 대한 연구로부터 촉매 반응의 반응 속도 계수는 매질의 부피가 줄어들 수록 증가함을 알게 되었다. 평균 반응속도 상수(average reaction rate constant)는 Collins-Kimball 속도 상수의 일반화 된 형태로 얻어졌는데, 속도 상수는 부피의 효과를 보정해주는 인자를 포함하고 있다. 조사한 모델의 반응물 농도는 전통적 화학 반응론에서 예측되는 지수함수적 감소와는 상당한 차이를 보이는데 이는 기존 화학 반응속도론에서는 무시되는 반응분자 공간 분포의 비평형 확산운동(non-equilibrium diffusive dynamics)의 효과 때문이다. 반응 매질의 부피 가 유한한 점을 고려하면, 반응 시간이 충분히 오래 지났을 때, 기존의 확산지배 반응에서는 예측 되는 않는 지수 함수적 농도 감소가 얻어지는데, 그 속도 상수 역시 반응매질 크기에 의존한다. We investigate the kinetics of diffusion-influenced catalytic reactions occurring in small reaction volume. From a simple exact model study, we find that the reaction rate coefficient decreases with the size of reaction volume. The explicit expression for the average reaction rate constant is presented, which can be regarded as a generalization of well-known Collins-Kimball rate constant into the reactions occurring in a small reaction volume. It turns out that the traditional diffusion influenced reaction dynamics is followed by a single exponential relaxation phase with a rate constant dependent on the reaction volume for the catalytic reactions occurring in small reaction volumes.

니켈 촉매 상에서 에탄으로부터 수소생산을 위한 반응기 사이징

성민준(Minjun Seong),이경은(Kyungeun Lee),조정호(Jung-Ho Cho),이영철(Young-Chul Lee),전종기(Jong-Ki Jeon) 한국청정기술학회 2013 청정기술 Vol.19 No.1

니켈 촉매 상에서 에탄의 수증기 개질 반응과 수성가스 전환반응 반응에 대한 반응속도 데이터를 얻기 위하여 반응온도와 반응물의 분압을 변화시키면서 반응 실험을 수행하였다. 반응속도 데이터를 사용하여 거듭제곱 속도식 모델(power law kinetic model)과 랭미어-힌쉘우드 모델(Langmuir-Hinshelwood model)의 매개변수를 구하였다. 또한 반응 속도 모델식을 적용하여 PRO/II를 이용한 공정 모사를 통해서 에탄의 수증기 개질 반응기 사이징(sizing)을 수행하였다. 에탄을 반응물로 하여 수증기 개질 반응을 수행한 결과, 단순한 거듭제곱 속도식 모델보다 표면반응에 의하여 반응속도가 결정되는 랭미어-힌쉘우드 모델이 보다 적합하였고, 수성가스 전환반응에 대한 반응속도식은 거듭제곱 속도식 모델이 적합함을 보였다. PRO/II 시뮬레이션을 통해서 수소 생산량에 필요한 반응기의 크기를 결정할 수 있었다. In this study, kinetics data was obtained for steam reforming reaction of ethane over the nickel catalyst. The variables of steam reforming reaction were reaction temperature, partial pressure of ethane, and mole ratio of steam and ethane. Parameters for the power rate law kinetic model and the Langmuir-Hinshelwood model were obtained from the kinetic data. Also, sizing of steam reforming reactor was performed by using PRO/II simulator. For the steam reforming reaction of ethane, Langmuir- Hinshelwood model determining the reaction rate by the surface reaction was better suited than a simple power rate law kinetic model. On water-gas-shift reaction, power rate law kinetic model was well fitted to the kinetic data. Reactor size can be calculated for production of hydrogen through PRO/II simulation.

운전자의 주의분산이 반응속도와 주관적 속도감에 미치는 영향

이순열 ( Lee Soon-yeol ) 한국도로교통공단 2013 교통안전연구 Vol.32 No.-

본 연구에서는 운전자의 주의분산 행동(휴대폰 사용, DMB 시청)이 반응속도와 주관적 속도감에 어떠한 영향을 미치는지를 살펴보고자 수행되었다. 특히, 주의분산 행동이 운전자 연령에 따라서 단순반응과 주관적 속도감에 어떠한 영향을 주는지를 살펴보기 위하여 운전자 연령별 차이를 살펴보았다. 연구결과, 운전자가 운전에 집중할 때에 비해 휴대폰을 사용하거나, DMB를 시청하고 있을 때의 반응속도는 유의미하게 증가되었다. 이것은 운전에 집중하지 않는 것이 운전 중 제동이나 위험발견의 지연을 가져와 교통사고 위험을 증가시킬 것을 예상하게 한다. 또한 주관적 속도감에 있어서도 80km/h의 목표속도에 반응하도록 하였을 때 운전집중 상황보다는 휴대폰 사용과 DMB 시청 시 더욱 높은 속도를 80km/h로 인식하였다. 이는 주의분산이 운전자로 하여금 높은 속도를 제대로 인식하지 못하게 함을 시사하는데 주의분산의 위험과 함께 과속의 위험까지 높아질 수 있음을 나타내는 것이다. 또한, 주의분산에 의한 반응속도와 주관적 속도감 차이가 연령에 따라서 다르게 나타나는지를 살펴보았다. 운전자 연령을 40세 이하, 40~64세, 65세 이상으로 구분하여 주의분산 행동 시 반응속도와 주관적 속도감 차이를 살펴보았다. 연구결과, 65세 이상의 고령운전자들이 주의분산 시 가장 증가된 반응속도와 가장 둔화된 주관적 속도감을 나타내었다. 이것은 운전자의 연령이 증가함에 따라 심신기능의 노화현상으로 인해서 운전에 집중하지 않는 주의 분산 행동이 젊은 연령층 운전자들 보다 더 큰 위험요소로 작용하게 될 수 있음을 나타내는 것이다. 이상의 연구결과는 운전 중 주의분산에 대한 교육 및 법령개정 그리고 고령운전자에 대한 교육 및 면허행정 절차에 적용될 수 있을 것이다.

망간산화물(Birnessite)을 매개로한 산화-변환반응을 이용한 PAH-퀴논화합물의 제거

최찬규(Chan Kyu Choi),한윤이(Yoon I Harn),김성욱(Seong Uk Kim),신현상(Hyun Sang Shin) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.6

본 연구에서는 PAHs 오염토양의 화학적·생물학적 처리과정에서 반응부산물로 흔히 발견되는 PAH-퀴논화합물을 대상으로 수용액 상에서의 망간산화물에 의한 산화-변환 제거 특성(제거율, 반응속도)을 조사하였다. 반응시간 경과에 따른 상등액의 HPLC 분석결과로부터 p-퀴논화합물인 Acenaphthenequinone (APQ)는 망간산화물 자체에 의한 산화-결합 반응을 통해 제거되며, o-퀴논화합물인 Anthraquinone (AQ)와 1,4-Naphthoquinone (1,4-NPQ)는 반응매개체(Catechol) 존재 하에서의 교차-결합반응을 통해 효과적으로 제거 가능함을 확인하였다. 망간산화물에 의한 PAH-퀴논화합물의 제거는 유사-일차 반응 속도식을 따랐으며, 본 실험조건(1,4-NPQ = 11.5 mg/L, CAT = 50 mg/L, MnO₂ = 1.0 g/L, pH 5, 반응시간 = 6~96 hr)에서의 1,4-NPQ의 교차-결합 반응속도상수(k, hr-1)는 0.0426으로 APQ의 산화-결합 반응속도 상수(0.173)에 비교해 약 4배 정도의 차이를 보였다. 동일조건에서의 망간산화물 주입량별 속도상수를 망간산화물의 비표면적으로 표준화하여 얻은 1,4-NPQ의 교차-결합반응에 대한 비표면적표준화속도상수(Ksurf)는 8.5 × 10-4, L/m2·hr이었다. 망간산화물 주입량별 제거특성과 반응 속도상수의 비교 해석 결과로부터 1,4-NPQ의 교차-결합 반응은 반응시간 경과에 따라 서로 다른 반응기작을 거침을 확인하였으며, 이를 기존 문헌결과와 함께 해석하였다. An investigation on the removals of PAH-quinone compounds, which are commonly produced from the biological and/or chemical treatments of PAH-contaminated soils, from the aqueous phase via birnessite (δ-MnO₂)-mediated oxidative transformation is described. It was demonstrated that acenaphthenequinone (APQ), p-PAH quinone can be removed via birnessite-mediated oxidativecoupling reactions, and anthraquinone (AQ) and 1,4-naphthoquinone (1,4-NPQ), o-PAH quinones were efficiently removed by birnessite-mediated cross-coupling reactions in the presence of catechol (CAT) as a reactive mediator. The removals of PAH-quinone compounds followed pseudo-first-order reactions, and the rate constant (k, hr-1) for the removals of 1,4-NPQ under the experiment conditions (1,4-NPQ = 10 mg/L, CAT = 50 mg/L, δ-MnO₂ = 1.0 g/L, pH 5, Reaction time = 6~96 hr) was 0.0426, which was about 4 times lower than that of APQ (0.173). With the observed pseudo-first order rate constants with respect to birnessite loadings under the same experimental conditions, the surface-normalized specific rate constant, Ksurf, for 1,4-NPQ was determined to be 8.5 × 10-4 L/m2·hr. The analysis of the kinetic data with respect to birnessite loading indicated that the cross-coupling reactions of 1,4-NPQ consist of two different reaction steps over time and the results have also been discussed in terms of the reaction mechanisms.

메탄-수증기 개질반응을 위한 니켈 촉매의 고유반응속도모델 및 유효인자

김우현,이홍진,윤왕래,서동주,박상호,황영재,조의현 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0

본 연구에서는 메탄-수증기 개질반응시스템의 설계를 위해 촉매의 고유반응속도 모델과 펠릿 촉매의 유효인자를 제안하였다. 고유반응속도 모델의 도출을 위해, 반응온도 630 - 750 °C 및 steam-to-carbon ratio (S/C ratio) 2.7 - 3.5 범위에서 powder 촉매를 사용하여 반응속도를 측정하였다. 이를 기반으로, Langmuir chemisorption 이론으로 도출된 고유반응속도모델의 속도상수들을 효율적인 최적화 알고리듬을 이용하여 결정하였다. 그리고 펠릿 촉매에서의 물질전달 저항에 의한 반응속도 변화 효과를 반영하는 유효인자는 상기의 온도 및 S/C ratio 범위에서 펠릿 촉매층을 사용한 실험에서 확보된 반응속도 데이터를 통해 결정하였다. 따라서, 제시된 고유반응속도모델과 물질전달 효과가 반영된 유효인자는 실제 개질반응시스템의 촉매층 설계에 활용될 수 있다.

메탄올과 요소로부터 DMC합성에 대해 반응물의농도와 반응온도변화로 인한 반응속도자료 조사

이태훈,지찬태,김용술,성연백,박노국,이태진,최희영,강석환 한국공업화학회 2014 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2014 No.1

메탄올과 요소로부터 디메틸카보네이트(DMC)의 합성은 두 단계의 반응경로로 진행되는 것으로 알려져 있다. 첫 번째 단계에서 메탄올과 요소의 반응으로부터 메틸카바메이트(MC)가 합성되고, 두 번째 단계에서 생성물인 MC와 메탄올의 반응으로부터 DMC가 합성이 된다. MC의 합성은 무 촉매 액상반응이며, DMC의 합성은 촉매반응인데, 이와 같은 다중반응의 경우에는 각 단계의 반응속도가 매우 중요하다. 목적 생성물인 DMC가 최종생성물이기 때문에 두 단계의 반응이 빠르게 진행될수록 높은 DMC의 수율을 얻을 수 있다. 그러나 목적 생성물인 DMC가 MC와 다시 반응을 하여 부산물인 N-메틸메틸카바메이트(N-MMC)가 생성이 되기 때문에 DMC의 수율을 높이기 위해서는 각 반응 단계의 반응속도에 대해 정확히 알 필요가 있다. 본 연구에서는 첫 번째 단계인 MC 합성, 두 번째 단계인 DMC 합성 그리고 마지막 단계인 부산물인 N-MMC 합성에 관한 반응속도자료를 얻기 위한 실험을 수행하였다. 그 중에서 목적 생성물인 DMC 합성에 관여한 두 번째 반응에 대한 반응속도자료에 중점을 두었다. 이 반응은 촉매반응이고, 촉매반응에서 속도변수는 반응온도와 압력, 반응물의 농도변화 그리고 촉매의 활성이며, 이들 속도변수의 변화에 따른 목적 생성물인 DMC의 수율에 대해 조사하였다.