초임계이산화탄소-초임계 건조 시스템

초임계이산화탄소-초임계 건조 시스템

에어로젤이 과연 무엇일까?

 

일신오토클레이브에서 알려드리는 초임계이산화탄소- 초임계 건조 시스템을 알기 위해서는 우선 에어로젤에 대해서 설명을 드리고자 합니다.  에어로젤은 공기를 뜻하는 에어(aero)와 고체화된 액체를 의미하는 젤(gel)의 합성어입니다. 에어로젤은 현존하는 고체 중에서 가장 가볍고 낮은 밀도를 지니는 고체인데 부피의 98%이상이 기체로 채워져 있기 때문입니다.  스티븐 키슬러(Steven Kistler)에 의해 1931년에 최초의 만들어졌으며, 젤리에서 수축을 유발시키지 않으면서 액체를 기체로 치환함으로서 이러한 물질을 얻어냈습니다.

 

상용화될 수 있는 에어로겔 제조방법으로는 금속 알콕사이드인 알콕시실래인, 즉 Tetramethoxysilane(TMOS)와 Tetraethoxy -silane (TEOS) 알콕사이드(alkoxide)와 물유리(waterglass)를 원료로 하여 만들어집니다. 물유리 방법이 가장 저렴합니다.

액체 형태인 알콕사이드 혼합 원료에 알코올과 첨가제를 넣고 틀에 넣고 얼마간 시간을 유지하면 묵과 같은 젤형태의 알코젤이 됩니다. 알코젤을 건조용기에 넣고 고온·고압 상태에서 초임계유체(초임계이산화탄소)를 흘리면 알코올이 들어있던 자리에 초임계이산화탄소가 들어갑니다. 이 때, 초임계유체를 흘리는 이유는 부피 변화를 없애기 위해서인데 고체에 묻어있던 액체가 기체로 변하면서 표면장력의 차이 때문에 부피가 변하기 때문이다. 부피의 변화는 제품의 손상을 의미합니다.

 

초임계 이산화탄소의 경우 표면장력이 거의 제로에 가까워 제품에 손상을 주지 않습니다. 건조용기에서 액체 상태인 알코올 자리를 초임계이산화탄소가 대체하고 나면 온도와 압력을 서서히 낮춰 상온·상압으로 만듭니다. 이 때, 알코젤을 꺼내면 이산화탄소 자리에 대기중의 공기가 유입되고 기체가 98%를 차지하는 고체인 에어로젤이 탄생하게 됩니다.

 

 

◈ 에어로젤의 구조

 

• 규소산화물(SiO₂)로 이루어진 물질
• 머리카락의 1만분의 1 굵기인 SiO2실이 극히 성글게 얽혀 이루어진 구조
• 실과 실 사이에 공기분자들이 들어 있으며 전체부피의 98%를 공기가 차지
• 지구상에서 가장 가벼운 고체 (2002년 기네스북 등재)    
     → 특유의 기공구조로 인해 매우 우수한 물성을 지니고 있어 신소재로 주목받음 

 

◈ 에어로젤 제조공정

 

 

 

◈ 초임계이산화탄소-초임계 건조 시스템 SCD 5

SCD 05 모델은 초임계 이산화탄소를 이용하여 건조 반응을 수행할 수 있는 반응기로 소량의 시료를 처리할 수 있으며, 반응조의 용량은 500㎖ 이하입니다. 초임계 유체의 표면장력이 없는 특징을 이용하여 에어로젤 전인 알콜젤과 반응을 시켜 알코올이 들어있던 자리로 초임계 유체가 들어가고, 액체가 기체로 변화하면서 제품에는 손상을 입히지 않고 공기로 치환하여 고체의 에어로젤 제품을 얻을수 있는 모델입니다. 이 공정은 시간을 단축시킬 수 있고, 초임계 상태의 유지가 중요하므로 이산화탄소 가스를 초임계화 하기 위한 온도와 압력의 정밀한 조절이 가능하도록 구성하였습니다.

SCD05 모델은 일신오토클레이브에서 보유한 특허의 장점과 다년간의 노하우를 적용하여 제작하며, 반응조와 분리조, 저장조와 같은 압력용기는 미국기계학회(ASME) 규정에 맞춰 설계·제작하므로 안전성과 기밀성이 뛰어납니다. 반응기 커버는 개폐가 용이한 퀵 클램프(Quick Clamp) 타입으로 제작합니다. 온도와 압력을 가하고 유지하는 냉동기, 열교환 탱크, 압력 조절기 등의 다양한 구성품을 결합하여 최적의 초임계 공정을 수행할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

Extraction Vessel	0.5 ℓ x 1기 Max. Working Condition : 350 ㎏/㎠ at 80 ℃
Separate Vessel	0.3 ℓ x 2기
CO2 Storage Vessel	0.5 ℓ x 1기
CO2 High Pressure Pump	Max. Flow Rate : 100㎖/min
Co-Solvent Pump & System	Max. Flow Rate : 12㎖/min
Recycle System	Filtering Vessel System
Temperature Utility	Chiller & Heating Bath System
Control System	Touch Panel Type
Structure	Packing Type

 

 

 

 

◈ 초임계이산화탄소-초임계 건조 시스템 SCD 10

SCD 10 모델은 초임계 이산화탄소를 이용하여 건조 반응을 수행할 수 있는 반응기로, 반응조의 용량은 1,000㎖ 이상으로 제작합니다. 초임계 유체의 표면장력이 없는 특징을 이용하여 에어로젤 전인 알콜젤과 반응을 시켜 알코올이 들어있던 자리로 초임계 유체가 들어가고, 액체가 기체로 변화하면서 제품에는 손상을 입히지 않고 공기로 치환하여 고체의 에어로젤 제품을 얻을수 있는 모델입니다. 이 공정은 시간을 단축시킬 수 있고, 초임계 상태의 유지가 중요하므로 이산화탄소 가스를 초임계화 하기 위한 온도와 압력의 정밀한 조절이 가능하도록 구성하였습니다.

SCD10 모델은 일신오토클레이브에서 보유한 특허의 장점과 다년간의 노하우를 적용하여 제작하며, 반응조와 분리조, 저장조와 같은 압력용기는 미국기계학회(ASME) 규정에 맞춰 설계·제작하므로 안전성과 기밀성이 뛰어납니다. 반응기 커버는 개폐가 용이한 퀵 클램프(Quick Clamp) 타입으로 제작합니다. 온도와 압력을 가하고 유지하는 냉동기, 열교환 탱크, 압력 조절기 등의 다양한 구성품을 결합하여 최적의 초임계 공정을 수행할 수 있습니다

 

 

 

 

Extraction Vessel	1ℓ x 1기 Max. Working Condition : 350 ㎏/㎠ at 80 ℃
Separate Vessel	0.5 ℓ x 2기
CO2 Storage Vessel	2 ℓ x 1기
CO2 High Pressure Pump	Max. Flow Rate : 100㎖/min
Co-Solvent Pump & System	Max. Flow Rate : 12㎖/min
Recycle System	Filtering Vessel System
Temperature Utility	Chiller & Heating Bath System
Control System	Electric Box Panel Type
Structure	Packing Type

 

 

 

 

◈ 초임계이산화탄소-초임계 건조 시스템 SCD 100

SCD100 모델은 생산을 목적으로 하는 설비의 데모 모델로 준생산용 규모입니다. 생산용 플랜트 설비에 적용하기 전 단계로, 초임계 건조 실험을 통해 얻은 공정 데이터를 생산에 맞는 조건으로 도출하며, 생산 공정의 적합여부 등을 검증합니다.

이러한 테스트는 공정과 용량에 따른 생산량을 알 수 있고, 이 결과를 통하여 전체 생산용 설비의 생산량과 설비의 규모를 추산할 수 있습니다. 또한 이 모델은 생산량이 많지 않은 특수한 재료의 경우에 반응조의 수량을 조절하여 생산용 제품으로 활용이 가능하도록 제작하며, 준생산용 초임계 추출 반응을 수행할 수 있는 추출조의 용량은 10ℓ 으로 제작합니다.

생산량에 대한 점검이 주요한 설비이므로 여러 개의 추출조를 순환하면서 추출공정의 준비시간을 줄이는 방식으로 공정 패턴을 설정하고, 시편 크기와 종류에 적합한 트레이형 바스켓을 제작하여 시편의 생산량과 효율을 최대화합니다.

SCD100 모델은 일신오토클레이브에서 보유한 특허의 장점과 다년간의 노하우를 적용하여 제작하며, 반응조와 분리조, 저장조와 같은 압력용기는 미국기계학회(ASME) 규정에 맞춰 설계·제작하므로 안전성과 기밀성이 뛰어납니다. 반응기 커버는 개폐가 용이한 퀵 클램프(Quick Clamp) 타입으로 제작합니다. 온도와 압력을 가하고 유지하는 냉동기, 열교환 탱크, 압력 조절기 등의 다양한 구성품을 결합하여 최적의 초임계 공정을 수행할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

Extraction Vessel	50ℓ x 1기 Max. Working Condition : 350 ㎏/㎠ at 80 ℃
Separate Vessel	20ℓ x 2기
CO2 Storage Vessel	150ℓ x 1기
CO2 High Pressure Pump	Max. Flow Rate : 8ℓ/min
CO2 Gas Booster System	Min. Pressure (1 step) : 50 ㎏/㎠
Co-Solvent Pump & System	Max. Flow Rate : 12㎖/min
Pre-Heater(3 set) & Heating System	Inline Double Pipe Type
Recycle System	Filtering Vessel System
Temperature Utility	Chiller & Heating Bath System
Control System	Electric Both Type