KR102112030B1 - Supercritical semi-continuous flow type reactor, Method of manufacturing high heat resistant catalyst support using the same, and Method of recycling carbon fiber reinforced composites - Google Patents

Supercritical semi-continuous flow type reactor, Method of manufacturing high heat resistant catalyst support using the same, and Method of recycling carbon fiber reinforced composites Download PDF

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Abstract

초임계유체 환경 반연속 반응기는 용매를 주입할 수 있는 유체 용기와 이산화탄소 봄베를 포함하는 주입부, 균일한 유량의 상기 용매를 공급하기 위한 펌프부, 상기 펌프에 의해 공급되는 상기 용매를 예열 하기 위한 예열부, 상기 예열기에 의해 예열된 상기 용매를 가열하고, 시편을 내부에 수용하는 반응부, 상기 반응부에서 배출되는 상기 용매를 냉각하는 냉각부, 상기 냉각기를 거친 상기 용매를 대기압으로 조정 시켜주는 배압 조절부, 및 상기 배압 조절기를 거친 상기 용매를 수집하는 수집부를 포함한다. The supercritical fluid environment semi-continuous reactor includes a fluid container capable of injecting a solvent and an injection part including a carbon dioxide cylinder, a pump part for supplying the solvent at a uniform flow rate, and preheating the solvent supplied by the pump. Preheating unit, heating the solvent preheated by the preheater, a reaction unit for receiving a specimen therein, a cooling unit for cooling the solvent discharged from the reaction unit, and adjusting the solvent passed through the cooler to atmospheric pressure And a back pressure control part and a collection part for collecting the solvent that has passed through the back pressure regulator.

Figure R1020180086132
Figure R1020180086132

Description

초임계유체 환경 반연속 반응기, 이를 이용한 고내열성 촉매 지지체 제작하는 방법 및 이를 이용한 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법{Supercritical semi-continuous flow type reactor, Method of manufacturing high heat resistant catalyst support using the same, and Method of recycling carbon fiber reinforced composites}Supercritical fluid environment semi-continuous reactor, a method of manufacturing a high heat resistance catalyst support using the same, and a method of recycling the carbon fiber reinforced composite using the same {Supercritical semi-continuous flow type reactor, Method of manufacturing high heat resistant catalyst support using the same, and Method of recycling carbon fiber reinforced composites}

본 발명은 초임계유체 환경 반연속 반응기, 상기 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용한 고내열성 촉매 지지체 제작하는 방법 및 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고내열성 촉매 지지체 제조 및 탄소섬유강화복합재 재활용이 가능한 초임계유체 환경 반연속 반응기, 상기 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용한 고내열성 촉매 지지체 제작하는 방법 및 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a supercritical fluid environment semi-continuous reactor, a method for manufacturing a high heat-resistant catalyst support using the supercritical fluid environment semi-continuous reactor, and a method for recycling a carbon fiber-reinforced composite material, and more specifically, to produce a high heat-resistant catalyst support and A supercritical fluid environment semi-continuous reactor capable of recycling carbon fiber reinforced composites, a method for manufacturing a high heat resistance catalyst support using the supercritical fluid environment semi-continuous reactors, and a method of recycling carbon fiber reinforced composites.

인공위성 등의 우주비행체의 자세 제어 및 운동 능력 부여를 위해 단일추진제 추력기 시스템이 사용되며, 빠른 응답 특성 및 시스템의 단순함, 안정성 등을 고려하여 도면 9과 같이 추진제의 촉매 분해를 활용한 단일추진제 추력기가 사용된다. 현재 하이드라진 추진제의 촉매 분해를 통해 추력을 얻는 단일추진제 추력기가 주로 사용된다. 하지만 하이드라진의 독성으로 인해 취급에 있어 별도의 시간 및 비용이 소모되며, 이를 대체하기 위한 고성능 친환경 단일추진제 추력기 연구가 활발히 진행 중에 있다. A single propellant thruster system is used to control posture and exercise ability of space vehicles such as satellites, and a single propellant thruster utilizing catalytic decomposition of a propellant as shown in Fig. 9 considering quick response characteristics and simplicity and stability of the system. Is used. Currently, a single-propellant thruster, which obtains thrust through catalytic decomposition of a hydrazine propellant, is mainly used. However, due to the toxicity of hydrazine, extra time and cost are consumed in handling, and research into high-performance, eco-friendly single propellant thrusters to replace them is actively underway.

탄소섬유는 강도, 탄성 등의 물성이 다른 섬유에 비해 월등히 우수하며 경량이면서 고강도, 고탄성의 복합재를 만들 수 있다. 탄소섬유강화복합재는 플라스틱 류의 매트릭스를 갖는 복합재이며, 일반적으로 비가역적으로 경화되는 에폭시 수지의 열 경화 매트릭스가 사용된다. 위와 같은 복합재는 금속 소재에 비해 고가이기 때문에 비용보다 무게가 더욱 중요한 자동차, 기계, 항공, 우주, 스포츠 등의 분야로 사용이 한정된다. 탄소섬유강화복합재는 제작 과정에 있어 오류가 발생할 때, 혹은 부품의 수명이 다했을 때 버려지게 되고, 고가의 탄소섬유강화복합재를 처리하고 재활용을 하고자 하는 연구가 진행 중에 있다. 관련된 참고 문헌은 아래와 같다. Carbon fiber has superior properties compared to other fibers, such as strength and elasticity, and can be made of a composite material having high strength and high elasticity while being lightweight. The carbon fiber reinforced composite material is a composite material having a matrix of plastics, and a thermal curing matrix of an epoxy resin that is cured irreversibly is generally used. The above composite material is more expensive than the metal material, so its use is limited to the fields of automobile, machinery, aviation, aerospace, and sports, where weight is more important than cost. Carbon fiber-reinforced composites are discarded when errors occur in the manufacturing process or when the lifespan of parts is reached, and research is underway to process and recycle expensive carbon-fiber reinforced composites. Related references are as follows.

[1] N. Tanaka, T. Matsuo, K. Furukawa, M. Nishida, S. Suemori, A. Yasutake, The "Greening" of Spacecraft Reaction Control Systems, Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, 48 (2011) 44-50.[1] N. Tanaka, T. Matsuo, K. Furukawa, M. Nishida, S. Suemori, A. Yasutake, The "Greening" of Spacecraft Reaction Control Systems, Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, 48 (2011) 44-50 .

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[3] M. Tian, X.D. Wang, T. Zhang, Hexaaluminates: a review of the structure, synthesis and catalytic performance, Catalysis Science & Technology, 6 (2016) 1984-2004.[3] M. Tian, X.D. Wang, T. Zhang, Hexaaluminates: a review of the structure, synthesis and catalytic performance, Catalysis Science & Technology, 6 (2016) 1984-2004.

[4] E. Kiran, P.G. Debenedetti, C.J. Peters, Supercritical fluids: fundamentals and applications, Springer Science & Business Media, 2012.[4] E. Kiran, P.G. Debenedetti, C.J. Peters, Supercritical fluids: fundamentals and applications, Springer Science & Business Media, 2012.

[5] C.A. Garcㅽa-Gonzㅱlez, M.C. Camino-Rey, M. Alnaief, C. Zetzl, I. Smirnova, Supercritical drying of aerogels using CO2: Effect of extraction time on the end material textural properties, The Journal of Supercritical Fluids, 66 (2012) 297-306.[5] C.A. Garc ㅽ a-Gonz ㅱ lez, M.C. Camino-Rey, M. Alnaief, C. Zetzl, I. Smirnova, Supercritical drying of aerogels using CO2: Effect of extraction time on the end material textural properties, The Journal of Supercritical Fluids, 66 (2012) 297-306.

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[7] C.-C. Kuo, L.-C. Liu, W.-C. Liang, H.-C. Liu, C.-M. Chen, Preparation of polypropylene (PP) composite foams with high impact strengths by supercritical carbon dioxide and their feasible evaluation for electronic packages, Composites Part B: Engineering, 79 (2015) 1-5. [7] C.-C. Kuo, L.-C. Liu, W.-C. Liang, H.-C. Liu, C.-M. Chen, Preparation of polypropylene (PP) composite foams with high impact strengths by supercritical carbon dioxide and their feasible evaluation for electronic packages, Composites Part B: Engineering, 79 (2015) 1-5.

본 발명이 이루고자 하는 목적은 초임계유체 환경 반연속 반응기를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a supercritical fluid environment semi-continuous reactor.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 상기 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용하여, 고성능 친환경 단일추진제 추력기용 고내열성 촉매 지지체 제작 방법을 제공하는 것이다. Another object to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing a high heat-resistant catalyst support for a high performance eco-friendly single propellant thruster using the supercritical fluid environment semi-continuous reactor.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 상기 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용하여, 에폭시 결합의 용매화 분해를 통한 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법을 제공하는 것이다. Another object to be achieved by the present invention is to provide a method for recycling a carbon fiber reinforced composite through solvation and decomposition of an epoxy bond by using the supercritical fluid environment semi-continuous reactor.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 초임계유체 환경 반연속 반응기는 용매를 주입할 수 있는 유체 용기와 이산화탄소 봄베를 포함하는 주입부, 균일한 유량의 상기 용매를 공급하기 위한 펌프부, 상기 펌프에 의해 공급되는 상기 용매를 예열 하기 위한 예열부, 상기 예열기에 의해 예열된 상기 용매를 가열하고, 시편을 내부에 수용하는 반응부, 상기 반응부에서 배출되는 상기 용매를 냉각하는 냉각부, 상기 냉각기를 거친 상기 용매를 대기압으로 조정 시켜주는 배압 조절부, 및 상기 배압 조절기를 거친 상기 용매를 수집하는 수집부를 포함한다. The supercritical fluid environment semi-continuous reactor according to an embodiment for realizing the object of the present invention for supplying the solvent at a uniform flow rate, an injection part including a fluid container capable of injecting a solvent and a carbon dioxide cylinder A pump unit, a preheating unit for preheating the solvent supplied by the pump, heating the solvent preheated by the preheater, a reaction unit accommodating a specimen therein, and cooling the solvent discharged from the reaction unit It includes a cooling unit, a back pressure control unit that adjusts the solvent that has passed through the cooler to atmospheric pressure, and a collection unit that collects the solvent that has passed through the back pressure regulator.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 용매는 아세톤(C3H6O), 에탄올(C2H6O) 및/또는 프로판올(C3H8O)일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solvent may be acetone (C 3 H 6 O), ethanol (C 2 H 6 O) and / or propanol (C 3 H 8 O).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초임계유체 환경 반연속 반응기는 상기 냉각부를 거친 상기 용매의 불순물 및 실험 후 잔재들을 걸러 내는 필터를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the supercritical fluid environment semi-continuous reactor may further include a filter that filters out impurities and residues of the solvent that have passed through the cooling unit.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주입부는 고압의 상기 이산화탄소 봄베로부터 후단의 압력을 일정하게 유지시켜 일정한 유량의 액체 이산화탄소를 주입하는 이산화탄소 레귤레이터를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the injection unit may further include a carbon dioxide regulator that injects liquid carbon dioxide at a constant flow rate by maintaining a constant pressure at the rear end from the high pressure carbon dioxide cylinder.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 펌프부는 펌프, 매니폴드, 및 상기 매니폴드에 일정 수준 이상의 압력이 공급되고, 상기 펌프로부터 공급되는 유체를 통해 상기 매니폴드 내의 압력이 설정 압력보다 높아지면 유체를 배출하는 역압력 레귤레이터를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the pump unit is a pump, a manifold, and a pressure above a certain level is supplied to the manifold, and the pressure in the manifold is higher than a set pressure through the fluid supplied from the pump It may further include a back pressure regulator for discharging.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응부는 커버, 상기 커버 내에 수용되고 원통 형태의 인코넬, 상기 인코넬의 전단 및 후단에 형성되는 플랜지 부, 및 상기 플랜지 부와 결합되는 플랜지 결합부를 포함하는 반응기를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the reactor comprises a reactor including a cover, a cylindrical inconel accommodated in the cover, a flange portion formed at the front and rear ends of the inconel, and a flange coupling portion coupled to the flange portion. It can contain.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응부는 상기 플랜지 부 및 상기 플랜지 결합부는 복수의 볼트를 이용하여 결합되고, 상기 볼트 중 하나의 볼트를 제외한 나머지 볼트들을 분리하면, 상기 플랜지 결합부를 상기 하나의 볼트를 중심으로 회전되며 끌어 올리는 크레인을 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the reaction portion is coupled to the flange portion and the flange coupling portion using a plurality of bolts, and when separating the remaining bolts except one of the bolts, the flange coupling portion of the one It may further include a crane that rotates around the bolt and pulls it up.

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 고내열성 촉매 지지체 제작 방법은 원통 형태의 인코넬, 상기 인코넬의 전단 및 후단에 형성되는 플랜지 부, 및 상기 플랜지 부와 결합되는 플랜지 결합부를 포함하는 반응기를 포함하는 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용할 수 있다. 상기 고내열성 촉매 지지체 제작 방법은 촉매 지지체를 상기 반응기 내에 위치시키는 시편 장착 단계, 상기 플랜지 결합부를 상기 플랜지 부에 고정하여, 상기 촉매 지지체가 위치하는 반응 챔버를 닫는 반응 챔버 고정 단계, 상기 반응기 내의 산소 제거를 위해 질소를 이용한 퍼징 작업을 진행하는 퍼징 단계, 이산화탄소 환경에서 상기 반응기를 가열하는 반응 챔버 가열 단계, 상기 반응기에 이산화탄소 투입을 중단한 후, 용매를 투입하는 용매 투입 단계, 상기 반응기의 압력과 온도, 질유량을 유지하여 반응을 지속하는 유지 단계, 상기 반응기에 이산화탄소 투입 및 가열을 중단 한 후, 냉각하는 가열 중단 및 냉각 단계, 상기 반응기를 냉각 후, 상기 반응 챔버 내 압력을 대기압으로 낮추는 반응 챔버 내 압력 하강 단계, 및 상기 플랜지 결합부를 분리하여, 상기 반응 챔버을 개방하여 건조된 상기 촉매 지지체를 획득하는 반응 챔버 개방 단계를 포함한다. The method for manufacturing a high heat-resistant catalyst support according to an embodiment for realizing another object of the present invention described above is a cylindrical inconel, a flange portion formed at the front and rear ends of the inconel, and a flange coupling coupled with the flange portion A supercritical fluid environment semi-continuous reactor including a reactor including a part may be used. The method for preparing the high heat-resistant catalyst support includes mounting a specimen to place the catalyst support in the reactor, fixing a reaction chamber to fix the flange coupling portion to the flange, and closing the reaction chamber in which the catalyst support is located, oxygen in the reactor A purging step of purging using nitrogen for removal, a reaction chamber heating step of heating the reactor in a carbon dioxide environment, and after stopping the carbon dioxide input to the reactor, a solvent input step of adding a solvent, and the pressure of the reactor Maintaining the temperature and the flow rate of the oil to maintain the reaction, after stopping and adding carbon dioxide to the reactor, stopping heating and cooling to cool, after cooling the reactor, lowering the pressure in the reaction chamber to atmospheric pressure The pressure drop in the chamber, and the flange coupling And, a step opening the reaction chamber to obtain the catalyst support with the reaction chaembeoeul open to dry.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고내열성 촉매 지지체 제작 방법은 상기 시편 장착 단계 전에, 상기 초임계 유체 환경 반연속 반응기의 상기 플랜지 결합부를 상기 플랜지 부로부터 분리하여, 상기 인코넬 내부에 존재하는 기존 시편을 제거하는 기존시편제거 단계, 및 질소 또는 이산화탄소를 이용하여, 기존 실험 잔여물을 제거하는 잔여물 제거 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the method for preparing the high heat-resistant catalyst support is separated from the flange portion of the supercritical fluid environment semi-continuous reactor from the flange portion before the specimen mounting step, and existing in the Inconel. Existing specimen removal step of removing the specimen, and using nitrogen or carbon dioxide, may further include a residue removal step of removing the existing experimental residue.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 용매는 아세톤(C3H6O), 에탄올(C2H6O) 및/또는 프로판올(C3H8O)일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solvent may be acetone (C 3 H 6 O), ethanol (C 2 H 6 O) and / or propanol (C 3 H 8 O).

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법은 원통 형태의 인코넬, 상기 인코넬의 전단 및 후단에 형성되는 플랜지 부, 및 상기 플랜지 부와 결합되는 플랜지 결합부를 포함하는 반응기를 포함하는 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용할 수 있다. 상기 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법은 재활용 하고자 하는 탄소섬유강화복합재를 상기 반응기 내에 위치시키는 시편 장착 단계, 상기 플랜지 결합부를 상기 플랜지 부에 고정하여, 상기 탄소섬유강화복합재가 위치하는 반응 챔버를 닫는 반응 챔버 고정 단계, 상기 반응기 내의 산소 제거를 위해 질소를 이용한 퍼징 작업을 진행하는 퍼징 단계, 질소 환경에서 상기 반응기를 가열하는 반응 챔버 가열 단계, 상기 반응기에 이산화탄소 투입을 중단한 후, 용매를 투입하는 용매 투입 단계, 상기 반응기의 압력과 온도, 질유량을 유지하여 반응을 지속하는 유지 단계, 상기 반응기에 상기 용매 투입 및 가열을 중단 한 후, 이산화탄소를 투입하며 냉각하는 가열 중단 및 냉각 단계, 상기 반응기를 냉각 후, 상기 반응 챔버 내 압력을 대기압으로 낮추는 반응 챔버 내 압력 하강 단계, 및 상기 플랜지 결합부를 분리하여, 상기 반응 챔버을 개방하는 단계를 포함한다. Recycling method of the carbon fiber reinforced composite material according to an embodiment for realizing another object of the present invention described above is a cylindrical inconel, a flange portion formed at the front and rear ends of the inconel, and a flange coupled with the flange portion It is possible to use a supercritical fluid environment semi-continuous reactor including a reactor including a coupling portion. The method of recycling the carbon fiber-reinforced composite includes a specimen mounting step of positioning the carbon fiber-reinforced composite material to be recycled in the reactor, and fixing the flange coupling portion to the flange portion to close the reaction chamber in which the carbon fiber-reinforced composite material is located. Chamber fixing step, purging step of purging with nitrogen to remove oxygen in the reactor, heating of the reaction chamber to heat the reactor in a nitrogen environment, and stopping the introduction of carbon dioxide into the reactor, followed by solvent injection Injecting step, maintaining the pressure and temperature of the reactor, and maintaining the flow rate of vaginal oil, and then stopping and cooling the heating and cooling step of introducing and cooling the carbon dioxide after stopping and adding the solvent to the reactor. After cooling, the pressure in the reaction chamber is lowered to atmospheric pressure. The pressure in the chamber falling step, and a separation unit coupled to said flange, and a step of the reaction chaembeoeul opening.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초임계유체 환경 반연속 반응기는 냉각된 상기 용매의 불순물 및 실험 후 잔재들을 걸러 내는 필터를 더 포함할 수 있다. 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법은 상기 반응 챔버 내 압력 하강 단계 이후에, 상기 반응기에 질소를 이용하여 퍼징 작업을 수행하는 퍼징 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 필터에 걸러진 탄소 섬유를 회수할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the supercritical fluid environment semi-continuous reactor may further include a filter to filter out the impurities of the cooled solvent and residues after the experiment. The recycling method of the carbon fiber-reinforced composite material may further include a purging step of performing a purging operation using nitrogen in the reactor after the pressure drop step in the reaction chamber. The carbon fiber filtered by the filter can be recovered.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 용매는 아세톤(C3H6O), 에탄올(C2H6O) 및/또는 프로판올(C3H8O)일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solvent may be acetone (C 3 H 6 O), ethanol (C 2 H 6 O) and / or propanol (C 3 H 8 O).

본 발명을 통해 이산화탄소를 활용한 초임계유체 환경을 제공할 수 있으며, 고성능 친환경 단일추진제 추력기용 높은 비표면적의 고내열성 촉매 지지체를 제작할 수 있다. 높은 비표면적의 촉매 지지체를 사용하는 경우 추진제의 완전한 촉매 분해 및 촉매 연소에 필요한 촉매의 양이 상대적으로 적고, 이는 촉매 제작에 인한 비용 절감, 추진 시스템의 부피 및 질량 감소로 인한 우주비행체의 임무 수행 능력 향상 등을 이끌어낼 수 있다. 또한, 고성능 친환경 단일추진제 추력기 시스템의 개발에 있어 핵심 기술을 확보할 수 있으며, 독성을 띄는 기존의 하이드라진 추력기를 대체함에 따라 취급에 필요한 추가 비용 및 시간을 절감할 수 있다.Through the present invention, a supercritical fluid environment using carbon dioxide can be provided, and a high specific surface area high heat-resistant catalyst support for a high-performance eco-friendly single propellant thruster can be manufactured. When using a high specific surface area catalyst support, the amount of catalyst required for complete catalytic decomposition and catalytic combustion of the propellant is relatively small, which reduces the cost of catalyst production and fulfills the mission of spacecraft due to the reduction in volume and mass of the propulsion system. Can lead to improved skills. In addition, the core technology can be secured in the development of a high-performance, eco-friendly single-propellant thruster system, and the additional cost and time required for handling can be reduced by replacing the existing hydrazine thruster which is toxic.

본 발명을 통해 고가의 탄소섬유강화복합재의 결합을 이루는 에폭시 계열의 매트릭스의 용매화 분해를 통해 복합재를 재활용할 수 있으며, 단가 측면에서 매우 유리한 재활용의 공정을 제공할 수 있다. 이에 가격적인 문제로 인해 한정된 분야에서 사용된 탄소섬유강화복합재의 적용 분야를 보다 넓힐 수 있다. 또한 본 발명을 통해 폴리프로필렌 계열의 플라스틱을 초임계유체 환경의 이산화탄소를 활용하여 열가소성 미세 발포 플라스틱 복합재를 제작할 수 있으며, 전자 장비 및 항공기, 우주 환경에서의 물리적 충격 보호 장비 등에 적용될 수 있다.Through the present invention, the composite material can be recycled through solvation and decomposition of an epoxy-based matrix constituting an expensive carbon fiber reinforced composite material, and a very advantageous recycling process can be provided in terms of unit cost. Therefore, due to the price problem, the application field of the carbon fiber reinforced composite material used in a limited field can be widened. In addition, through the present invention, a polypropylene-based plastic can be produced using a carbon dioxide in a supercritical fluid environment to produce a thermoplastic micro-foamed plastic composite, and can be applied to electronic equipment, aircraft, and physical shock protection equipment in a space environment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초임계유체 환경 반연속 반응기를 나타내는 계략적인 설계도이다.
도 2는 도 1의 초임계유체 환경 반연속 반응기의 각 구성들을 설명하기 위한 설계도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 예열기 및 반응기의 구체적인 설계도이다.
도 5는 도 4의 반응기의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 액체 단일추진제 추력기의 개략도이다.
도 7은 졸-겔 공법을 활용한 고내열성 촉매 지지체 건조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 졸-겔 공법 내 Oil-drop 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고내열성 촉매 지지체 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10은 탄소섬유강화복합재의 재활용 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 유체의 압력, 부피 및 온도에 따른 초임계유체 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유강화복합재 재활용에 따른 탄소섬유강화복합재 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 13은 폴리프로필렌 계열 미세 발포 플라스틱 복합재(a) 및 상기 복합재의 주사전자현미경 촬영 사진(b)이다.
1 is a schematic design diagram showing a supercritical fluid environment semi-continuous reactor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a design diagram for explaining the components of the supercritical fluid environment semi-continuous reactor of FIG.
3 and 4 are detailed design drawings of the preheater and the reactor of FIG. 2.
5 is a view for explaining the operation of the reactor of FIG.
6 is a schematic diagram of a liquid single propellant thruster.
7 is a view for explaining a method for drying a high heat-resistant catalyst support utilizing a sol-gel method.
8 is a view for explaining the Oil-drop method in the sol-gel method.
9 is a flow chart showing a method of manufacturing a high heat-resistant catalyst support according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining the recycling process of the carbon fiber reinforced composite.
11 is a view for explaining the supercritical fluid environment according to the pressure, volume and temperature of the fluid.
12 is a flow chart showing a method for manufacturing a carbon fiber reinforced composite material according to recycling of the carbon fiber reinforced composite material according to an embodiment of the present invention.
13 is a scanning electron microscope photograph (b) of the polypropylene-based micro-foam plastic composite (a) and the composite.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural or functional descriptions are exemplified only for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and the embodiments of the present invention can be implemented in various forms and the text It should not be construed as being limited to the embodiments described in.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be variously changed and can have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood as including all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. Other expressions that describe the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring" and "directly neighboring to" should be interpreted as well.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms “include” or “have” are intended to indicate the existence of a listed feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof, one or more other features or numbers, It should be understood that the existence or addition possibilities of steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in the commonly used dictionary, should be interpreted as meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. .

한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.On the other hand, when an embodiment can be implemented differently, a function or operation specified in a specific block may occur differently from the order specified in the flowchart. For example, two consecutive blocks may actually be executed substantially simultaneously, or the blocks may be performed backwards depending on related functions or operations.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions for the same components are omitted.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초임계유체 환경 반연속 반응기를 나타낸 도면이다. 6 is a view showing a supercritical fluid environment semi-continuous reactor according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 상기 초임계유체 환경 반연속 반응기는 주입부(100), 펌프부(200), 예열부(300), 반응부(400), 냉각부(500), 필터부(600), 배압 조절부(700) 및 수집부(800)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, the supercritical fluid environment semi-continuous reactor includes an injection part 100, a pump part 200, a preheating part 300, a reaction part 400, a cooling part 500, and a filter part 600. , It may include a back pressure control unit 700 and the collection unit 800.

상기 주입부(100)는 아세톤(C3H6O), 에탄올(C2H6O), 프로판올(C3H8O)을 주입할 수 있는 유체 용기(도 2의 67 참조)와 이산화탄소 봄베(도 2의 1 참조)를 포함할 수 있다. 상기 주입부(100)는 질소 봄베(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 이산화탄소 봄베의 이산화탄소는 상온 및 50 bar 이상의 고압 조건에서 액체로 존재하며, 액체 상태로 상기 펌프부(200)에 제공하기 위해, 상기 이산화탄소 봄베는 고압의 이산화탄소 봄베를 사용할 수 있다. 또한, 상기 질소 봄베의 질소는 상기 펌프부(200) 전단의 잔유물을 제거하기 위함이며, 상기 반응부(400)의 가열 단계에서 불활성 가스로 사용될 수 있다.The injection unit 100 is acetone (C 3 H 6 O), ethanol (C 2 H 6 O), propanol (C 3 H 8 O) can be injected into a fluid container (see 67 in FIG. 2) and carbon dioxide cylinder (See 1 in FIG. 2). The injection unit 100 may further include a nitrogen cylinder (not shown). The carbon dioxide in the carbon dioxide cylinder is present as a liquid at room temperature and a high pressure condition of 50 bar or more, and in order to provide the pump unit 200 in a liquid state, the carbon dioxide cylinder may use a high pressure carbon dioxide cylinder. In addition, the nitrogen of the nitrogen cylinder is to remove the remnants of the front end of the pump unit 200, it can be used as an inert gas in the heating step of the reaction unit 400.

상기 펌프부(200)는 반응기(도 2의 37 참조) 내 일정한 용매 유동을 형성하기 위해 균일한 유량의 용매를 공급할 수 있다. 공급되는 상기 용매의 유량은 상기 펌프부(200)에서 제어할 수 있고, 상기 용매의 공급 압력은 상기 펌프부(200) 내의 역압 레귤레이터(도 2의 20 참조) 및 니들 밸브들(도 2의 19, 21 참조)로 제어할 수 있다. 상기 펌프부(200)은 다양한 온도 범위 하에서 용매를 가압하고 공급할 수 있다. 상기 펌프부(200)의 작동은 상기 예열부(300)와 상기 반응부(400)의 내부를 불활성의 질소 가스로 가열한 후 시작하며, 전체 가동 시간 동안 작동이 지속될 수 있다.The pump unit 200 may supply a uniform flow of solvent to form a constant flow of solvent in the reactor (see 37 in FIG. 2). The flow rate of the supplied solvent can be controlled by the pump unit 200, and the supply pressure of the solvent is a back pressure regulator (see 20 in FIG. 2) and needle valves (19 in FIG. 2) in the pump unit 200. , 21). The pump unit 200 may pressurize and supply a solvent under various temperature ranges. The operation of the pump unit 200 starts after heating the interior of the preheating unit 300 and the reaction unit 400 with inert nitrogen gas, and operation may continue for the entire operating time.

상기 펌프부(200)를 통해 공급된 상기 용매는 상기 예열부(300)의 예열기(도 2의 30 참조) 내의 나선형의 파이프를 통과하며, 상기 예열기의 히터를 통해 250도씨까지 예열된 후 상기 반응부(400)에 공급될 수 있다. 상기 예열부(300) 후단에서 압력을 측정하며, 비상시를 대비한 안전 장치로 릴리프 밸브(도 2의 35 참조)가 구비될 수 있다. The solvent supplied through the pump unit 200 passes through a spiral pipe in the preheater of the preheater 300 (see 30 in FIG. 2), and after being preheated to 250 ° C. through the heater of the preheater, It may be supplied to the reaction unit 400. The pressure is measured at the rear end of the preheater 300, and a relief valve (see 35 in FIG. 2) may be provided as a safety device in case of an emergency.

상기 반응부(400)의 상기 반응기에서는, 별도의 열선을 통해 상기 반응기(37) 내부의 온도를 400도씨 부근으로 상승시킬 수 있다. 또한 최대 180bar의 압력 유지를 위해 직경 8cm 이상의 원통 형태의 인코넬(도 3의 37c 참조)로 제작되어 사용 용매가 초임계유체 환경으로 유지될 수 있도록 설계됐다. 상기 반응기 전단 및 후단은 8개의 볼트를 고정할 수 있는 플랜지 형상이 포함되었다. 본 발명의 목적을 위한 시편은 상기 반응기의 후단에서 7개의 볼트를 제거한 후 별도의 크레인을 통해 상기 플랜지를 들어올려 삽입할 수 있다. 상기 반응기 체결 후 고온, 고압 상태의 초임계유체 환경의 용매가 반응기를 통과하며 본 발명의 목적을 수행할 수 있다. 파라핀 및 암모니아, 혹은 매트릭스와 용매의 혼합물은 초임계유체 상태로 상기 반응기를 통과하여 냉각기(도 2의 40 참조)로 이동할 수 있다. In the reactor of the reaction unit 400, the temperature inside the reactor 37 may be increased to around 400 degrees C through a separate heating wire. In addition, to maintain the pressure of up to 180 bar, it is designed to maintain a supercritical fluid environment by using an inconel in a cylindrical shape of 8 cm or more in diameter (see 37c in FIG. 3). The reactor front and rear ends included a flange shape capable of fixing 8 bolts. Specimens for the purpose of the present invention can be inserted by lifting the flange through a separate crane after removing the 7 bolts at the rear end of the reactor. After the reactor is fastened, a solvent in a supercritical fluid environment in a high temperature and high pressure state passes through the reactor and can perform the object of the present invention. Paraffin and ammonia, or a mixture of matrix and solvent, can be passed through the reactor in a supercritical fluid state and transferred to a cooler (see 40 in FIG. 2).

상기 반응기에서 배출되는 초임계유체 상태의 용매 유동은 상기 냉각부(500)의 상기 냉각기 내의 물이 통과하는 원통형의 열교환기에 내장된 나선형의 튜브를 흐르면서 냉각된다. 이산화탄소를 활용한 촉매 지지체 건조 시 후단의 상기 배압 조절부(700)에서 드라이아이스의 형성을 방지할 수 있으며, 유기용매를 활용하는 탄소섬유강화복합재 실험 시 상기 냉각기를 통과하면서 아임계 및 액체 상태로 냉각될 수 있다. The solvent flow in the supercritical fluid state discharged from the reactor is cooled while flowing a spiral tube embedded in a cylindrical heat exchanger through which water in the cooler of the cooling part 500 passes. When drying the catalyst support using carbon dioxide, it is possible to prevent the formation of dry ice in the back pressure regulating part 700 at the rear end, and in the subcritical and liquid state while passing through the cooler in the experiment of carbon fiber reinforced composite using an organic solvent. Can be cooled.

상기 냉각기를 통과한 유체는 상기 필터부(600)의 필터(도 2의 48 참조)로 공급되며, 다공성의 물질을 통과하여 유체 내의 섬유를 회수할 수 있다. 또한 상기 필터는 후단의 상기 배압 조절부(700)에 용매 유체 이외의 불순물이 유입되어 고장을 유발하는 것을 방지하는 역할을 하도록 설계될 수 있다. 이산화탄소를 사용하는 촉매 지지체 제작의 경우 상기 배압 조절부(700)를 향해 흐르는 유동에 불순물이 포함되어 있지 않기 때문에 유체의 원활한 흐름 및 작동을 위해 상기 필터 주변에 별도의 유로를 설치할 수 있다.The fluid that has passed through the cooler is supplied to the filter (see 48 of FIG. 2) of the filter unit 600 and can pass through a porous material to recover fibers in the fluid. In addition, the filter may be designed to serve to prevent impurities other than the solvent fluid from flowing into the back pressure regulating unit 700 at the rear stage to cause failure. In the case of the production of a catalyst support using carbon dioxide, since a flow flowing toward the back pressure regulating part 700 does not contain impurities, a separate flow path may be installed around the filter for smooth flow and operation of the fluid.

상기 배압 조절부(700)는 조절기 전단에 위치한 액체 상태, 혹은 기체 상태의 용매의 압력을 배압 조절기를 통과함에 따라 대기압으로 조정시켜주는 역할을 할 수 있다. 압력 하강으로 통한 팽창 현상에 따라 용매의 온도가 낮아지고, 이로 인해 용매의 연소 현상을 방지할 수 있다. 배압 조절기를 통과한 유체는 상기 수집부(800)에서 수집할 수 있다.The back pressure regulating part 700 may serve to adjust the pressure of the solvent in the liquid state or gaseous state located at the front end of the regulator to atmospheric pressure as it passes through the back pressure regulator. According to the expansion phenomenon through the pressure drop, the temperature of the solvent is lowered, thereby preventing the combustion of the solvent. The fluid that has passed through the back pressure regulator may be collected in the collection unit 800.

에탄올, 아세톤, 프로판올을 사용하는 용매화 분해 반응의 경우 용매에 용해된 에폭시 화합물 관련 추가 분석을 위해 상기 수집부(800) 내의 소형의 탱크에 수집할 수 있다. 이산화탄소를 용매로 사용하는 건조의 경우 본 발명의 외부로 이산화탄소를 배기시킬 수 있다. In the case of a solvation decomposition reaction using ethanol, acetone, and propanol, it may be collected in a small tank in the collection unit 800 for further analysis of the epoxy compound dissolved in the solvent. In the case of drying using carbon dioxide as a solvent, carbon dioxide can be exhausted to the outside of the present invention.

도 2는 도 1의 초임계유체 환경 반연속 반응기의 각 구성들을 설명하기 위한 설계도이다. FIG. 2 is a design diagram for explaining the components of the supercritical fluid environment semi-continuous reactor of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 상기 초임계유체 환경 반연속 반응기는 이산화탄소 봄베(1), 압력 게이지(2), 압력 게이지(3), 니들 밸브(4), 이산화탄소 레귤레이터(5), 이산화탄소 공급 라인(6), 공급관(7), 니들 밸브(8), 니들 밸브(9), 필터(10), 볼 밸브(11), 니들 밸브(12), 펌프(13), 니들 밸브(14), 우회로(15), 전장품(16), 매니폴드 시스템(17), 압력 게이지(18), 니들 밸브(19), 역압력 레귤레이터(20), 니들 밸브(21), 우회로(22), 니들 밸브(23), 유량계(24), 유량 게이지(25), 니들 밸브(26), 우회로(27), 체크 밸브(28), 니들 밸브(29), 예열기(30), 히터(31), 온도센서(32), 조절기(33), 압력 게이지(34), 릴리프 밸브(35), 전자식 히터(36), 반응기(37), 조절기(38), 온도 게이지(39), 냉각기(40), 냉각수 입구(41), 냉각수 출구(42), 압력 게이지(43), 볼 밸브(44), 온도 게이지(45), 볼 밸브(46), 볼밸브(47), 필터(48), 배출용 볼밸브(49), 우회로(50), 압력 센서(51), 조절기(52), 체크밸브(53), 니들밸브(54), 역압력 레귤레이터(55), 니들밸브(56), 우회로(57), 압력 조절 밸브(58), 볼밸브(59), 구동부(60), 볼밸브(61), 우회로(62), 볼밸브(63), 볼밸브(64), 유체 수집 용기(65), 이산화탄소 수집 용기(66) 및 유체 용기(67)를 포함할 수 있다. 2, the supercritical fluid environment semi-continuous reactor includes a carbon dioxide cylinder (1), a pressure gauge (2), a pressure gauge (3), a needle valve (4), a carbon dioxide regulator (5), and a carbon dioxide supply line (6). ), Supply pipe (7), needle valve (8), needle valve (9), filter (10), ball valve (11), needle valve (12), pump (13), needle valve (14), bypass (15) ), Electrical components 16, manifold system 17, pressure gauge 18, needle valve 19, back pressure regulator 20, needle valve 21, bypass 22, needle valve 23, Flowmeter 24, flow gauge 25, needle valve 26, bypass 27, check valve 28, needle valve 29, preheater 30, heater 31, temperature sensor 32, Regulator 33, pressure gauge 34, relief valve 35, electronic heater 36, reactor 37, regulator 38, temperature gauge 39, cooler 40, coolant inlet 41, Cooling water outlet (42), pressure gauge (43), ball valve (44), temperature gauge (45), ball valve (46), ball valve (47), filter (48), discharge Ball valve 49, bypass 50, pressure sensor 51, regulator 52, check valve 53, needle valve 54, back pressure regulator 55, needle valve 56, bypass (57) ), Pressure regulating valve 58, ball valve 59, drive unit 60, ball valve 61, bypass 62, ball valve 63, ball valve 64, fluid collection container 65, Carbon dioxide collection vessel 66 and fluid vessel 67.

본 실시예에 따르면, 액체 이산화탄소 공급용 고압 이산화탄소 봄베, 저온의 액체 이산화탄소 및 사이폰 형태의 이산화탄소 봄베(1)를 모두 사용할 수 있다.According to this embodiment, it is possible to use both a high pressure carbon dioxide cylinder for supplying liquid carbon dioxide, liquid carbon dioxide at a low temperature, and a carbon dioxide cylinder 1 in the form of a siphon.

상기 압력 게이지(2)는 이산화탄소 봄베 내부 이산화탄소의 양을 파악할 수 있다.The pressure gauge 2 can grasp the amount of carbon dioxide inside the carbon dioxide cylinder.

상기 압력 게이지(3)은 상기 이산화탄소 레귤레이터(5)를 통해 조절되는 후류의 압력을 나타낼 수 있다. The pressure gauge 3 may indicate the pressure of the wake adjusted through the carbon dioxide regulator 5.

상기 니들 밸브(5)는 이산화탄소를 이용하여 반연속 반응기 시스템의 퍼지를 진행하기 위한 별도의 공급관으로 주입되는 이산화탄소의 유동을 제어할 수 있다. The needle valve 5 can control the flow of carbon dioxide injected into a separate supply pipe for purging the semi-continuous reactor system using carbon dioxide.

상기 이산화탄소 레귤레이터(5)는 고압의 이산화탄소 봄베로부터 후단의 압력을 일정하게 유지시켜 일정한 유량의 액체 이산화탄소를 주입시킬 수 있다. 사이폰 형태의 이산화탄소를 사용하는 경우 상온에서 최소 50 bar 이상의 후단 압력을 유지시켜줘야 액체 상태의 이산화탄소가 공급된다.The carbon dioxide regulator 5 may inject liquid carbon dioxide at a constant flow rate by maintaining a constant pressure at the rear end from a high pressure carbon dioxide cylinder. In the case of using a siphon-type carbon dioxide, it is necessary to maintain a rear pressure of at least 50 bar or higher at room temperature to supply liquid carbon dioxide.

상기 이산화탄소 공급 라인(6)은 저온의 액체 이산화탄소를 사용한 주입을 대비하여 단열재로 밀봉될 수 있다.The carbon dioxide supply line 6 may be sealed with an insulating material in preparation for injection using low temperature liquid carbon dioxide.

상기 공급관(7)은 이산화탄소를 이용하여 반연속 반응기 시스템의 퍼지를 진행하기 위한 별도의 공급관일 수 있다. The supply pipe 7 may be a separate supply pipe for purging the semi-continuous reactor system using carbon dioxide.

상기 니들 밸브(8)는 고압의 액체 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소 공급관의 유량을 제어할 수 있다. The needle valve 8 may control the flow rate of the carbon dioxide supply pipe for injecting high pressure liquid carbon dioxide.

상기 니들 밸브(9)는 메탄올, 프로판올, 아세톤 등의 유체의 공급 및 시스템 퍼지용 이산화탄소 공급 유량을 제어할 수 있다. The needle valve 9 may control the supply of fluids such as methanol, propanol, acetone, and the carbon dioxide supply flow rate for system purge.

상기 필터(10)는 이산화탄소, 메탄올, 프로판올, 아세톤 등 공급 유체의 불순물을 제거할 수 있다. The filter 10 may remove impurities in the supply fluid such as carbon dioxide, methanol, propanol, and acetone.

상기 볼 밸브(11)는 실험 종료 후 펌프 이전의 공급관에 위치한 유체를 드레인할 수 있다. The ball valve 11 may drain the fluid located in the supply pipe before the pump after the end of the experiment.

상기 니들 밸브(12)는 유체를 공급하기 위한 펌프로의 유동을 제어할 수 있다. The needle valve 12 can control the flow to the pump to supply the fluid.

상기 펌프(13)는 액체 이산화탄소 및 아세톤, 메탄올, 프로판올을 모두 사용하기 위한 조건을 갖추기 위해 유체의 공급 압력 및 온도 조건, 내부 누설 방지용 Seal 의 소재 또한 해당 유체와 반응이 없는 소재로 선정될 수 있다. The pump 13 may be selected as a material that does not react with the fluid in addition to the pressure and temperature conditions of the fluid and the material for preventing internal leakage in order to satisfy the conditions for using both liquid carbon dioxide and acetone, methanol, and propanol. .

상기 니들 밸브(14)는 유체 공급용 펌프 후단 유량을 제어할 수 있다. The needle valve 14 may control the flow rate of the rear end of the pump for fluid supply.

상기 우회로(15)는 펌프를 사용하지 않고 시스템의 퍼지를 진행하기 위한 유동의 우회로이며, 별도의 볼밸브가 장착되어 있다.The detour 15 is a detour of flow for proceeding purge of the system without using a pump, and is equipped with a separate ball valve.

상기 전장품(16)은 반응기 시스템의 온도 및 압력, 유체의 공급 유량을 설정할 수 있고, 반응기 및 예열기 등의 온도, 압력을 실시간으로 파악하여 데이터를 확보할 수 있다. The electrical components 16 can set the temperature and pressure of the reactor system and the supply flow rate of the fluid, and obtain data by grasping the temperature and pressure of the reactor and the preheater in real time.

상기 매니폴드 시스템(17)은 유체의 원활한 공급을 위한 500 ml 부피의 매니폴드 시스템일 수 있다. 실험 종료 휴 매니폴드 내 유체를 배출시키기 위한 니들밸브가 부착되어 있다.The manifold system 17 can be a 500 ml volume manifold system for smooth supply of fluid. A needle valve for discharging fluid in the manifold after the end of the experiment is attached.

상기 압력 게이지(18)은 상기 매니폴드 시스템(17) 내 압력 및 상기 역압력 레귤레이터(20)의 설정 압력을 확인할 수 있다. 실험할 때에만 사용할 수 있도록 볼밸브가 부착되어 있다.The pressure gauge 18 can check the pressure in the manifold system 17 and the set pressure of the back pressure regulator 20. A ball valve is attached so that it can be used only for experimentation.

상기 니들 밸브(19)는 유체 공급을 위한 상기 역압력 레귤레이터(20)로의 유체 흐름을 제어할 수 있다. The needle valve 19 may control fluid flow to the back pressure regulator 20 for supplying fluid.

상기 역압력 레귤레이터(20)는 유체 공급을 위한 것으로, 상기 매니폴드(17)에 일정 수준 이상의 압력이 공급되고, 상기 펌프(130)로부터 공급되는 유체를 통해 매니폴드 내의 압력이 레귤레이터의 설정 압력보다 높아지면 유체를 배출하는 방식으로 공급을 진행한다.The reverse pressure regulator 20 is for supplying fluid, and a pressure above a certain level is supplied to the manifold 17, and the pressure in the manifold is greater than the set pressure of the regulator through the fluid supplied from the pump 130. When it becomes high, the supply proceeds by discharging the fluid.

상기 니들 밸브(21)는 상기 역압력 레귤레이터(20) 후단의 유체 흐름을 제어할 수 있다. The needle valve 21 may control the fluid flow at the rear end of the reverse pressure regulator 20.

상기 우회로(22)는 상기 역압력 레귤레이터(20)를 사용하지 않는 경우 사용하기 위한 우회로로써, 실험할 때에는 사용하지 않기 위해 니들밸브가 부착되어 있다.The bypass 22 is a bypass for use when the reverse pressure regulator 20 is not used, and a needle valve is attached to not be used when experimenting.

상기 니들 밸브(23)는 상기 유량계(24)로의 유체 흐름을 제어하기 위한 니들 밸브.The needle valve 23 is a needle valve for controlling the flow of fluid to the flow meter 24.

상기 유량계(24)는 공급 이산화탄소의 유량을 측정할 수 있는 전자식 유량계일 수 있다. 액체 이산화탄소 및 아세톤, 에탄올, 프로판올을 모두 사용할 수 있는 재질의 Seal을 사용했으며 유량계 전단의 필터를 통해 불순물을 제거할 수 있다. The flow meter 24 may be an electronic flow meter capable of measuring the flow rate of the supplied carbon dioxide. Liquid carbon dioxide, acetone, ethanol, and propanol are all used. Seals can be used, and impurities can be removed through the filter at the front of the flow meter.

상기 유량 게이지(25)는 상기 유량계(24)에서 측정되는 유량을 시스템 전장품(16)에 표시할 수 있다. The flow gauge 25 may display the flow rate measured by the flow meter 24 on the system electrical component 16.

상기 니들 밸브(26)는 상기 유량계(24)를 통과하는 유체의 흐름을 제어할 수 있다. The needle valve 26 may control the flow of fluid passing through the flow meter 24.

상기 우회로(27)는 상기 유량계(24)를 사용하지 않을 경우를 위한 우회로이며, 흐름 조절을 위한 니들밸브가 부착되어 있다. 아세톤, 에탄올, 프로판올의 경우 전자식 유량계를 사용하지 않고 육안으로 유량을 측정할 수 있다.The bypass 27 is a bypass for the case where the flow meter 24 is not used, and a needle valve for flow control is attached. In the case of acetone, ethanol, and propanol, the flow rate can be measured with the naked eye without using an electronic flow meter.

상기 체크 밸브(28)는 후단의 상기 예열기(30)로부터의 유량을 제어하고, 상기 유량계(24)를 통과하는 유체의 흐름을 일정한 방향으로 유지시킬 수 있다. The check valve 28 may control the flow rate from the preheater 30 at the rear end, and maintain the flow of fluid passing through the flowmeter 24 in a constant direction.

상기 니들 밸브(29)는 예열기로의 흐름을 제어할 수 있다. The needle valve 29 can control the flow to the preheater.

상기 예열기(30)는 원하는 초임계유체 환경을 원활히 형성하기 위해 예열을 진행할 수 있다. 코일 형태의 1/4" 파이프를 사용하여 유체를 예열할 수 있다. The preheater 30 may perform preheating to smoothly form a desired supercritical fluid environment. The fluid can be preheated using a coiled 1/4 "pipe.

상기 히터(31)는 상기 예열기(30)를 예열하기 위한 것으로 전자식 히터일 수 있다. 상기 전장품(16)의 설정 온도에 맞추어 열량을 제어하는 메커니즘이 포함되어 있다.The heater 31 is for preheating the preheater 30 and may be an electronic heater. A mechanism for controlling the amount of heat according to the set temperature of the electrical appliance 16 is included.

상기 온도센서(32)는 상기 예열기(30) 내부의 온도를 측정할 수 있다. The temperature sensor 32 may measure the temperature inside the preheater 30.

상기 조절기(33)는 상기 온도센서(32)로부터 측정된 온도와 상기 전장품(16)에서 입력된 온도를 비교하여 상기 예열기(30)의 상기 히터(31)를 조절할 수 있다. The regulator 33 may adjust the heater 31 of the preheater 30 by comparing the temperature measured from the temperature sensor 32 with the temperature input from the electrical appliance 16.

상기 압력 게이지(34)는 상기 예열기(30) 이후의 압력을 확인할 수 있다. The pressure gauge 34 can check the pressure after the preheater 30.

상기 릴리프 밸브(35)는 예기치 못한 비상 상황으로 상기 예열기(30) 및 상기 반응기(37)의 압력이 국부적으로 상승할 때를 대비할 수 있다. The relief valve 35 may prepare for a case when the pressure of the preheater 30 and the reactor 37 is locally increased due to an unexpected emergency.

상기 전자식 히터(36)는 초임계유체 환경을 형성하는 반응기의 전자식 히터로, 상기 전장품(16)의 설정 온도에 맞추어 열량을 제어하는 메커니즘이 포함되어 있다.The electronic heater 36 is an electronic heater of a reactor that forms a supercritical fluid environment, and includes a mechanism for controlling the amount of heat according to a set temperature of the electrical appliance 16.

상기 반응기(37)은 초임계유체 환경을 형성할 수 있다. 상기 반응기(37)의 전단, 중단, 후단 세 부분에서 온도를 측정하며, 측정된 온도를 이용하여 상기 전장품(16) 내 상기 조절기(38)를 통해 온도를 조절한다. 또한 후단의 상기 압력 조절 밸브(58)를 통해 내부 압력을 조절한다.The reactor 37 may form a supercritical fluid environment. The temperature is measured at three parts of the front end, middle end, and rear end of the reactor 37, and the temperature is adjusted through the regulator 38 in the electrical appliance 16 using the measured temperature. In addition, the internal pressure is regulated through the pressure regulating valve 58 at the rear end.

상기 조절기(38)은 상기 반응기(37)의 전, 중, 후단의 온도를 측정하고, 상기 전장품(16)의 입력값과 비교하여 히터의 열량을 제어할 수 있다.The regulator 38 may measure the temperature of the front, middle, and rear stages of the reactor 37, and control the heat amount of the heater by comparing with the input value of the electrical equipment 16.

상기 펌프(13)를 통해 반응기에 충분한 압력이 공급되었을 때 상기 압력 조절 밸브(58) 혹은 상기 역압력 레귤레이터(55)를 통해 압력이 조절되며 반연속적인 흐름이 생성되고, 상기 온도 게이지(39)는 생성된 반연속 흐름의 유동의 온도를 측정할 수 있다. When a sufficient pressure is supplied to the reactor through the pump 13, the pressure is adjusted through the pressure regulating valve 58 or the reverse pressure regulator 55 to generate a semi-continuous flow, and the temperature gauge 39 Can measure the temperature of the flow of the resulting semi-continuous flow.

상기 냉각기(40)는 후단의 상기 압력 조절 밸브(55) 및 상기 역압력 레귤레이터(55)를 고온으로부터 보호할 수 있다. The cooler 40 may protect the pressure regulating valve 55 and the back pressure regulator 55 at a rear stage from high temperature.

상기 냉각수 입구(41)는 상기 냉각기(40)의 냉각수의 입구이며, 흐름 제어를 위한 볼밸브가 설치되어 있다.The coolant inlet 41 is an inlet of the coolant of the cooler 40, and a ball valve for flow control is installed.

상기 냉각수 출구(42)는 상기 냉각기(40)의 냉각수의 출구이며, 흐름 제어를 위한 볼밸브가 설치되어 있다.The cooling water outlet 42 is an outlet of the cooling water of the cooler 40, and a ball valve for flow control is installed.

상기 압력 게이지(43)는 상기 냉각기(40) 이후의 압력을 측정할 수 있다. The pressure gauge 43 may measure pressure after the cooler 40.

상기 볼 밸브(44)는 상기 압력 게이지(43) 사용 여부에 따른 유동을 제어할 수 있다. The ball valve 44 may control flow depending on whether the pressure gauge 43 is used.

상기 온도 게이지(45)는 상기 냉각기(40) 이후의 온도를 측정할 수 있다. The temperature gauge 45 may measure the temperature after the cooler 40.

상기 볼 밸브(46)는 상기 냉각기(40) 이후의 유체의 흐름을 상기 필터(48)로 제어할 수 있다. The ball valve 46 may control the flow of fluid after the cooler 40 with the filter 48.

상기 볼밸브(47)는 상기 필터(48)를 사용하지 않을 경우를 위해 설치한 우회로로 유동을 흐르게 할 수 있다. The ball valve 47 may allow flow to flow to a bypass installed for the case where the filter 48 is not used.

상기 필터(48)는 상기 냉각기(40) 이후 유동의 흐름에 불순물 및 실험 후 잔재 등을 걸러낼 수 있다. The filter 48 may filter impurities in the flow of the flow after the cooler 40 and remnants after the experiment.

상기 배출용 볼밸브(49)는 실험 종료 후 필터 내 유체를 배출할 수 있다. The discharge ball valve 49 may discharge fluid in the filter after the end of the experiment.

상기 우회로(50)는 상기 필터(48)를 사용하지 않는 경우를 위한 우회로일 수 있다. The bypass 50 may be a bypass for the case where the filter 48 is not used.

상기 압력 센서(51)는 상기 필터(48) 이후의 압력을 측정하기 위한 전자식 압력 센서일 수 있다. 상기 반응기(37) 내부의 압력과 동일하며, 상기 압력센서(51)의 압력 데이터를 이용하여 상기 압력 조절 밸브(58)가 구동된다.The pressure sensor 51 may be an electronic pressure sensor for measuring pressure after the filter 48. It is the same as the pressure inside the reactor 37, and the pressure regulating valve 58 is driven using the pressure data of the pressure sensor 51.

상기 조절기(52)는 상기 압력 센서(51)로부터 받은 압력 데이터와 요구되는 압력값을 비교하여 상기 압력 조절 밸브(58)를 구동할 수 있다. The regulator 52 may drive the pressure regulating valve 58 by comparing pressure data received from the pressure sensor 51 with a required pressure value.

상기 체크밸브(53)는 상기 필터(48) 이후 유동의 흐름을 한 방향으로 유도할 수 있다. The check valve 53 may induce the flow of the flow after the filter 48 in one direction.

상기 니들밸브(54)는 상기 필터(48) 이후 상기 역압력 레귤레이터(55)로의 유동 흐름을 제어할 수 있다. The needle valve 54 may control the flow of flow to the reverse pressure regulator 55 after the filter 48.

상기 역압력 레귤레이터(55)는 상기 반응기(37) 내 압력을 조절할 수 있다. 주된 조절은 상기 압력 조절 밸브(58)에서 진행하며, 상기 압력 조절 밸브(58) 구동이 원활히 이루어지지 않을 때 상기 역압력 레귤레이터(55)를 사용하여 압력 조절을 진행한다. 상기 냉각기(40) 이후의 상기 압력 게이지(43)를 통해 특정 압력을 설정한다.The back pressure regulator 55 may adjust the pressure in the reactor 37. The main adjustment is performed by the pressure regulating valve 58, and when the driving of the pressure regulating valve 58 is not smoothly performed, the pressure regulating is performed using the reverse pressure regulator 55. A specific pressure is set through the pressure gauge 43 after the cooler 40.

상기 니들밸브(56)는 상기 필터(48) 이후 상기 역압력 레귤레이터(55) 이후의 유체의 흐름을 제어할 수 있다. The needle valve 56 may control the flow of fluid after the filter 48 and after the back pressure regulator 55.

상기 우회로(57)는 상기 필터(48) 이후 상기 역압력 레귤레이터(55)를 사용하지 않고 상기 압력 조절 밸브(58)를 사용하여 압력 조절을 진행하기 위한 우회로이며, 흐름을 제어하기 위해 니들밸브가 설치되어 있다.The bypass (57) is a bypass for proceeding pressure control using the pressure regulating valve (58) without using the back pressure regulator (55) after the filter (48), and a needle valve to control the flow Installed.

상기 압력 조절 밸브(58)는 상기 반응기(37) 내부의 압력을 설정값과 동일하게 유지시킬 수 있다. 압력 조절용 상기 전장품(16) 내 상기 조절기(52)의 신호에 따라 구동된다.The pressure regulating valve 58 may maintain the pressure inside the reactor 37 equal to a set value. It is driven according to the signal of the regulator 52 in the electrical appliance 16 for pressure adjustment.

상기 볼밸브(59)는 상기 압력 조절 밸브(58)로의 유체의 흐름을 제어할 수 있다. The ball valve 59 can control the flow of fluid to the pressure regulating valve 58.

상기 구동부(60)는 상기 압력 조절 밸브(58)의 실제 구동부(Actuator)이며, 이산화탄소, 에탄올, 프로판올, 아세톤 등을 사용하기 위한 Seal이 적용되어 있다.The driving unit 60 is an actual actuator of the pressure regulating valve 58, and a seal for using carbon dioxide, ethanol, propanol, acetone, and the like is applied.

상기 볼밸브(61)는 상기 압력 조절 밸브(58) 이후의 유체의 흐름을 제어할 수 있다. The ball valve 61 may control the flow of fluid after the pressure regulating valve 58.

상기 우회로(62)는 상기 압력 조절 밸브(58) 및 구동부(60)를 사용하지 않고 상기 필터(48) 이후 상기 역압력 레귤레이터(55)를 사용하여 상기 반응기(37) 내 압력을 조절을 진행하기 위한 우회로이며, 흐름을 제어하기 위해 볼밸브가 설치되어 있다.The bypass 62 proceeds to adjust the pressure in the reactor 37 using the back pressure regulator 55 after the filter 48 without using the pressure regulating valve 58 and the driving unit 60. This is a detour for the ball valve, and a ball valve is installed to control the flow.

상기 볼밸브(63)는 아세톤, 에탄올, 프로판올 등의 유체가 반응기를 통과했을 때 유체를 수집하기 위해 유체의 흐름을 조절할 수 있다. The ball valve 63 may control the flow of fluid in order to collect fluid when a fluid such as acetone, ethanol, or propanol passes through the reactor.

상기 볼밸브(64)는 액체 이산화탄소가 상기 반응기(37)를 통과했을 때 유체를 수집하기 위해 유체의 흐름을 조절할 수 있다. The ball valve 64 may control the flow of fluid to collect fluid when liquid carbon dioxide passes through the reactor 37.

상기 유체 수집 용기(65)는 아세톤, 에탄올, 프로판올 등의 유체가 상기 반응기(37)를 통과했을 때 유체를 수집할 수 있다. The fluid collection container 65 may collect fluid when fluids such as acetone, ethanol, and propanol pass through the reactor 37.

상기 이산화탄소 수집 용기(66)는 이산화탄소 유체가 상기 반응기(37)를 통과했을 때 유체를 수집할 수 있다. The carbon dioxide collection container 66 may collect fluid when the carbon dioxide fluid passes through the reactor 37.

상기 유체 용기(67)는 아세톤, 에탄올, 프로판올 등의 유체를 공급하기 위한 용기로 유체 주입부에 해당하며, 상기 유체는 상기 펌프(13)를 통해 시스템으로 공급되며, 흐름 조절을 위해 볼밸브가 설치되어 있다.The fluid container 67 is a container for supplying fluid such as acetone, ethanol, and propanol, which corresponds to a fluid injection unit, and the fluid is supplied to the system through the pump 13, and a ball valve is provided for flow control. Installed.

도 3 및 도 4는 도 2의 예열기 및 반응기의 구체적인 설계도이다. 도 5는 도 4의 반응기의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 3 and 4 are detailed design drawings of the preheater and the reactor of FIG. 2. 5 is a view for explaining the operation of the reactor of FIG.

도 3 내지 5를 참조하면, 상기 반응기(37)는 상부 커버(37a), 하부 커버(37b), 인코넬(37c), 플랜지 부(37d), 플랜지 결합부(37e), 와이어(37f), 윈치(37g), 프레임(37h)를 포함할 수 있다. 3 to 5, the reactor 37 has an upper cover 37a, a lower cover 37b, an inconel 37c, a flange portion 37d, a flange coupling portion 37e, a wire 37f, and a winch (37g), may include a frame (37h).

상기 상부 커버(37a) 및 상기 하부 커버(37b)는 상기 인코넬(37c)을 수용할 수 있으며, 상기 상부 커버(37a)가 개방될 수 있다. 상기 상부 커버(37a) 및 상기 하부 커버(37b)는 상기 인코넬(37c)을 감싸고, 상기 인코넬(37c)을 가열하기 위한 열선이 구비될 수 있다. The upper cover 37a and the lower cover 37b may accommodate the inconel 37c, and the upper cover 37a may be opened. The upper cover 37a and the lower cover 37b may surround the inconel 37c, and a heating wire for heating the inconel 37c may be provided.

상기 인코넬(37c)은 최대 180bar의 압력 유지를 위해 직경 8cm 이상의 원통 형태를 가질 수 있다. 상기 인코넬(37c)의 전단 및 후단에는 상기 플랜지 부(37d)가 형성되어, 상기 플랜지 결합부(37e)와 결합될 수 있다. 상기 플랜지 부(37d) 및 상기 플랜지 결합부(37e)는 8개의 볼트를 이용하여 서로 결합될 수 있으며, 후단에서 7개의 상기 볼트를 제거한 후 상기 플랜지 결합부(37e)에 연결되는 상기 와이어(37f) 및 상기 와이어(37f)를 끌어 올리는 상기 윈치(37g)를 포함하는 크레인을 통해 상기 플랜지 결합부(37e)를 들어올려 시편을 내부에 삽입할 수 있다. The inconel 37c may have a cylindrical shape of 8 cm or more in diameter to maintain a maximum pressure of 180 bar. The flange portion 37d may be formed at the front end and the rear end of the inconel 37c to be coupled with the flange coupling portion 37e. The flange portion 37d and the flange coupling portion 37e may be coupled to each other using eight bolts, and after removing the seven bolts at the rear end, the wire 37f connected to the flange coupling portion 37e ) And lifting the flange coupling part 37e through a crane including the winch 37g that pulls up the wire 37f to insert a specimen therein.

도 6은 액체 단일추진제 추력기의 개략도이다. 도 7은 졸-겔 공법을 활용한 고내열성 촉매 지지체 건조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 졸-겔 공법 내 Oil-drop 방법을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a schematic diagram of a liquid single propellant thruster. 7 is a view for explaining a method of drying a high heat-resistant catalyst support utilizing a sol-gel method. 8 is a view for explaining the Oil-drop method in the sol-gel method.

도 6 내지 8을 참조하면, 인공위성 등의 우주비행체의 자세 제어 및 운동 능력 부여를 위해 단일추진제 추력기 시스템이 사용되며, 빠른 응답 특성 및 시스템의 단순함, 안정성 등을 고려하여 도면 9과 같이 추진제의 촉매 분해를 활용한 단일추진제 추력기가 사용된다. 현재 하이드라진 추진제의 촉매 분해를 통해 추력을 얻는 단일추진제 추력기가 주로 사용된다. 하지만 하이드라진의 독성으로 인해 취급에 있어 별도의 시간 및 비용이 소모되며, 이를 대체하기 위한 고성능 친환경 단일추진제 추력기 연구가 활발히 진행 중에 있다. 대표적인 고성능 친환경 단일추진제 추력기의 추진제로 연료와 산화제가 혼합되어 있는 예혼합 추진제가 주로 사용되며, 상기 추진제의 촉매 연소 시 1,800도씨에 달하는 고온 환경이 형성된다. 고성능 친환경 단일추진제 추력기의 성능 유지를 위해 고온 환경에서 높은 비표면적을 유지할 수 있는 고내열성 촉매 관련 연구개발이 수반되어야 한다.Referring to Figures 6 to 8, a single propellant thruster system is used to control posture and exercise ability of a space vehicle such as an artificial satellite, and a catalyst of a propellant as shown in FIG. 9 in consideration of quick response characteristics and simplicity and stability of the system A single propellant thruster using decomposition is used. Currently, a single-propellant thruster, which obtains thrust through catalytic decomposition of a hydrazine propellant, is mainly used. However, due to the toxicity of hydrazine, extra time and cost are consumed in handling, and research into high-performance, eco-friendly single propellant thrusters to replace them is actively underway. As a propellant of a typical high-performance eco-friendly single propellant thruster, a pre-mixed propellant in which fuel and an oxidant are mixed is mainly used, and when the catalyst is burned, a high-temperature environment reaching 1,800 degrees C is formed. In order to maintain the performance of a high-performance eco-friendly single propellant thruster, research and development related to a high heat-resistant catalyst capable of maintaining a high specific surface area in a high-temperature environment should be accompanied.

고내열성 촉매의 제작 공법으로 다공성의 알루미나 지지체를 제작하는 졸-겔 공법이 알려져 있다. 알루미나 전구체의 가수분해 반응을 통해 지지체의 졸을 생성하고, 펠릿화 과정을 거쳐 겔 형태의 촉매 지지체를 제작한다. 이후 건조 및 활성 물질 담지 과정을 거쳐 촉매를 제작한다. 졸 상태에서 활성 물질을 담지할 수도 있으며, 펠릿과 과정은 Oil-drop 방법 및 기계적 압착 방법을 사용할 수 있다. 또한 건조 방법으로 상온 환경에서 건조, 극저온 환경에서 건조, 초임계유체 환경에서 건조하는 방법이 있으며, 위와 같은 방법으로 제작된 촉매 지지체는 Xerogel, Cryogel, Aerogel 이라 명명되어졌다. 지지체의 건조 환경에 따라 지지체의 비표면적이 다르게 형성되며, 초임계유체 환경에서 건조를 진행하는 Aerogel 방식의 경우 도면 10과 같이 지지체 건조 시 중력 및 주변 지지체 간의 상호작용 등에 가장 영향을 적게 받아 가장 높은 비표면적을 보인다. 졸-겔 공법을 통한 촉매 지지체 제작 시 펠릿화 과정은 도면 11과 같이 졸 상태의 알루미나를 파라핀 층에 통과시킨 후 암모니아 수용액을 통해 겔 형상의 촉매 지지체 형상을 유지한다. 겔 형상의 촉매 지지체의 초임계유체 환경 건조를 통해 높은 비표면적의 Aerogel 촉매 지지체를 제작할 수 있으며, 본 발명에서는 초임계유체 환경 형성을 위해 초기 용매로 액체 상태의 이산화탄소를 사용하며, 도 1 내지 도 5의 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용하여 상기 촉매 지지체를 손쉽게 자작할 수 있다. A sol-gel method for producing a porous alumina support is known as a method for producing a high heat-resistant catalyst. The sol of the support is produced through the hydrolysis reaction of the alumina precursor, and the catalyst support in the form of a gel is produced through a pelletization process. Subsequently, the catalyst is prepared through drying and active material loading. The active material may be supported in the sol state, and the pellet and the process may use an oil-drop method or a mechanical compression method. In addition, drying methods include drying in a room temperature environment, drying in a cryogenic environment, and drying in a supercritical fluid environment. The catalyst support produced in the above manner was named Xerogel, Cryogel, Aerogel. The specific surface area of the support is formed differently depending on the drying environment of the support, and in the case of the Aerogel method of drying in a supercritical fluid environment, as shown in Fig. 10, when drying the support, it is the least affected by gravity and the interaction between the surrounding supports. It has a specific surface area. When preparing the catalyst support through the sol-gel method, the pelletization process maintains the shape of the gel-like catalyst support through an aqueous ammonia solution after passing the alumina in the sol state through the paraffin layer as shown in FIG. A high specific surface area Aerogel catalyst support can be produced by drying the supercritical fluid environment of the gel-shaped catalyst support, and in the present invention, liquid carbon dioxide is used as an initial solvent to form a supercritical fluid environment, and FIGS. The catalyst support can be easily made by using a supercritical fluid environment semi-continuous reactor of 5.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고내열성 촉매 지지체 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 9 is a flow chart showing a method of manufacturing a high heat-resistant catalyst support according to an embodiment of the present invention.

도 1, 2 및 9를 참조하면, 상기 고내열성 촉매 지지체 제조 방법은 시료 준비 단계(S100), 실험 단계(S200) 및 시료분리 단계(S300)를 포함할 수 있다. 상기 고내열성 촉매 지지체 제조 방법은 도 1 및 2의 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용하여 수행될 수 있다. 1, 2 and 9, the method for preparing the high heat-resistant catalyst support may include a sample preparation step (S100), an experiment step (S200), and a sample separation step (S300). The method for preparing the high heat-resistant catalyst support may be performed using the supercritical fluid environment semi-continuous reactor of FIGS. 1 and 2.

상기 시료 준비 단계(S100)는 기존시편제거 단계(S110), 잔여물 제거단계 (S120), 시편 장착 단계 (S130), 및 반응 챔버 고정 단계(S140)를 포함할 수 있다. The sample preparation step (S100) may include an existing specimen removal step (S110), a residue removal step (S120), a specimen mounting step (S130), and a reaction chamber fixing step (S140).

상기 기존시편제거 단계(S110)에서는, 상기 초임계 유체 환경 반연속 반응기의 반응기(37)의 플랜지 결합부(37e)를 플랜지 부(37d)로부터 분리하여, 인코넬(37c) 내부에 존재하는 기존 시편을 제거할 수 있다. In the step of removing the existing specimen (S110), the flange coupling portion 37e of the reactor 37 of the supercritical fluid environment semi-continuous reactor is separated from the flange portion 37d, and the existing specimen existing inside the Inconel 37c. Can be removed.

상기 잔여물 제거단계 (S120)에서는 질소 또는 이산화탄소를 이용하여, 기존 실험 잔여물을 제거할 수 있다. In the residue removal step (S120), existing experimental residues may be removed using nitrogen or carbon dioxide.

상기 시편 장착 단계 (S130)에서는, 촉매 지지체를 상기 반응기(37) 내에 위치시킬 수 있다. 이때 상기 촉매 지지체는 앞서 설명한 바와 같이, 졸-겔 공법 후, 펠릿화 과정을 거친 촉매 지지체일 수 있다. In the specimen mounting step (S130), the catalyst support may be placed in the reactor 37. At this time, the catalyst support may be a catalyst support that has undergone a pelletization process after the sol-gel method, as described above.

상기 반응 챔버 고정 단계(S140)에서는 상기 플랜지 결합부(37e)를 상기 플랜지 부(37d)에 고정하여, 상기 촉매 지지체가 위치하는 반응 챔버를 닫을 수 있다.In the fixing of the reaction chamber (S140), the flange coupling portion 37e may be fixed to the flange portion 37d to close the reaction chamber in which the catalyst support is located.

상기 실험 단계(S200)는 퍼징 단계(S210), 반응 챔버 가열 단계(S220), 용매 투입 단계(S230), 유지 단계(S330), 및 가열 중단 및 냉각 단계(S340)를 포함할 수 있다. The experiment step (S200) may include a purging step (S210), a reaction chamber heating step (S220), a solvent input step (S230), a holding step (S330), and a heating stop and cooling step (S340).

상기 퍼징 단계(S210)에서는, 상기 반응기(37) 내의 산소 제거를 위해 질소를 이용한 퍼징 작업을 수행할 수 있다. In the purging step (S210), a purging operation using nitrogen may be performed to remove oxygen in the reactor 37.

상기 반응 챔버 가열 단계(S220)에서는 상기 반응기(37)를 가열할 수 있다. 이때, 상기 반응기(37)는 이산화탄소 환경에서 가열될 수 있다.In the reaction chamber heating step (S220), the reactor 37 may be heated. At this time, the reactor 37 may be heated in a carbon dioxide environment.

상기 용매 투입 단계(S230)에서는 상기 반응기(37)에 이산화탄소 투입을 중단한 후, 용매를 투입될 수 있다. 상기 용매는 아세톤, 에탄올, 프로판올 등의 유체일 수 있다. In the step of introducing the solvent (S230), after stopping the input of carbon dioxide into the reactor 37, a solvent may be introduced. The solvent may be a fluid such as acetone, ethanol, or propanol.

상기 유지 단계(S330)에서는 상기 반응기(37)의 압력과 온도, 질유량을 유지하여 반응을 지속할 수 있다. In the holding step (S330), the reaction may be maintained by maintaining the pressure, temperature, and the amount of vaginal flow of the reactor 37.

상기 가열 중단 및 냉각 단계(S340)에서는 상기 반응기(37)에 이산화탄소 투입 및 가열을 중단 한 후, 냉각할 수 있다. In the step of stopping heating and cooling (S340), carbon dioxide is introduced into the reactor 37 and heating is stopped, followed by cooling.

상기 시료분리 단계(S300)는 반응 챔버 내 압력 하강 단계(S310) 및 반응 챔버 개방 단계(S320)를 포함할 수 잇다. The sample separation step (S300) may include a pressure drop step (S310) and a reaction chamber opening step (S320) in the reaction chamber.

상기 반응 챔버 내 압력 하강 단계(S310)에서는 상기 반응기(37)를 냉각 후, 반응 챔버 내 압력을 대기압으로 낮출 수 있다. In the step of dropping the pressure in the reaction chamber (S310), after the reactor 37 is cooled, the pressure in the reaction chamber may be reduced to atmospheric pressure.

상기 반응 챔버 개방 단계(S320)에서는 상기 반응기(37)의 상기 플랜지 결합부(37e)를 분리하여, 상기 반응 챔버을 개방할 수 있다. In the opening of the reaction chamber (S320), the flange coupling portion 37e of the reactor 37 is separated to open the reaction chamber.

이후, 건조된 촉매 지지체를 획득하여, 고내열성 촉매 지지체를 수득할 수 있다. Thereafter, a dried catalyst support can be obtained to obtain a highly heat-resistant catalyst support.

도 10은 탄소섬유강화복합재의 재활용 공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 유체의 압력, 부피 및 온도에 따른 초임계유체 환경을 설명하기 위한 도면이다. 10 is a view for explaining the recycling process of the carbon fiber reinforced composite. 11 is a view for explaining the supercritical fluid environment according to the pressure, volume and temperature of the fluid.

도 10 및 11을 참조하면, 탄소섬유는 강도, 탄성 등의 물성이 다른 섬유에 비해 월등히 우수하며 경량이면서 고강도, 고탄성의 복합재를 만들 수 있다. 탄소섬유강화복합재는 플라스틱 류의 매트릭스를 갖는 복합재이며, 일반적으로 비가역적으로 경화되는 에폭시 수지의 열 경화 매트릭스가 사용된다. 위와 같은 복합재는 금속 소재에 비해 고가이기 때문에 비용보다 무게가 더욱 중요한 자동차, 기계, 항공, 우주, 스포츠 등의 분야로 사용이 한정된다. 탄소섬유강화복합재는 제작 과정에 있어 오류가 발생할 때, 혹은 부품의 수명이 다했을 때 버려지게 되고, 고가의 탄소섬유강화복합재를 처리하고 재활용을 하고자 하는 연구가 진행 중에 있으며, 연구 개요는 아래 도면 4와 같다.Referring to FIGS. 10 and 11, carbon fibers have superior properties compared to other fibers, such as strength and elasticity, and can make a composite material having high strength and high elasticity while being lightweight. The carbon fiber reinforced composite material is a composite material having a matrix of plastics, and a thermal curing matrix of an epoxy resin that is cured irreversibly is generally used. The above composite material is more expensive than the metal material, so its use is limited to the fields of automobile, machinery, aviation, aerospace, and sports, where weight is more important than cost. Carbon fiber-reinforced composites are discarded when an error occurs during the manufacturing process or when the parts have reached the end of their life. Research is underway to process and recycle expensive carbon fiber-reinforced composites. Same as 4.

탄소섬유강화복합재 내 에폭시 수지를 활용한 매트릭스는 초임계유체 환경에서 메탄올, 프로판올, 아세톤 등과 같은 환경 친화적인 용매를 통해 용매화 분해된다. 본 발명을 통해 탄소섬유강화복합재의 재활용을 위한 초임계유체 환경을 형성할 수 있으며, 탄소 섬유의 기계적 성질에 영향을 끼치지 않아 탄소섬유는 회수되어 새로운 복합재 부품 제작 시 재활용될 수 있다. 또한 화학적으로 분해된 에폭시 수지 계열 매트릭스는 본 발명에서 사용된 초임계유체 환경의 조건에 따라 다른 목적으로 재사용할 수 있으며, 본 발명에서 사용된 용매 또한 증류 과정을 거쳐 재활용할 수 있어 경제적으로 실현 가능한 재활용 공정을 제공할 수 있다.The matrix using the epoxy resin in the carbon fiber reinforced composite is solvated and decomposed through an environmentally friendly solvent such as methanol, propanol, acetone, etc. in a supercritical fluid environment. Through the present invention, it is possible to form a supercritical fluid environment for the recycling of carbon fiber reinforced composites, and carbon fibers can be recovered and recycled when manufacturing new composite parts because they do not affect the mechanical properties of carbon fibers. In addition, the chemically decomposed epoxy resin-based matrix can be reused for other purposes depending on the conditions of the supercritical fluid environment used in the present invention, and the solvent used in the present invention can also be recycled through a distillation process to be economically feasible. Recycling process can be provided.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유강화복합재 재활용에 따른 탄소섬유강화복합재 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 12 is a flow chart showing a method of manufacturing a carbon fiber reinforced composite according to recycling of the carbon fiber reinforced composite according to an embodiment of the present invention.

도 1, 2 및 12를 참조하면, 상기 고내열성 촉매 지지체 제조 방법은 시료 준비 단계(S100), 실험 단계(S200) 및 시료분리 단계(S300)를 포함할 수 있다. 상기 고내열성 촉매 지지체 제조 방법은 도 1 및 2의 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용하여 수행될 수 있다. 1, 2 and 12, the method for preparing the high heat-resistant catalyst support may include a sample preparation step (S100), an experimental step (S200), and a sample separation step (S300). The method for preparing the high heat-resistant catalyst support may be performed using the supercritical fluid environment semi-continuous reactor of FIGS. 1 and 2.

상기 시료 준비 단계(S100)는 기존시편제거 단계(S110), 잔여물 제거단계 (S120), 시편 장착 단계 (S130), 및 반응 챔버 고정 단계(S140)를 포함할 수 있다. The sample preparation step (S100) may include an existing specimen removal step (S110), a residue removal step (S120), a specimen mounting step (S130), and a reaction chamber fixing step (S140).

상기 기존시편제거 단계(S110)에서는, 상기 초임계 유체 환경 반연속 반응기의 반응기(37)의 플랜지 결합부(37e)를 플랜지 부(37d)로부터 분리하여, 인코넬(37c) 내부에 존재하는 기존 시편을 제거할 수 있다. In the step of removing the existing specimen (S110), the flange coupling portion 37e of the reactor 37 of the supercritical fluid environment semi-continuous reactor is separated from the flange portion 37d, and the existing specimen existing inside the Inconel 37c. Can be removed.

상기 잔여물 제거단계 (S120)에서는 질소 또는 이산화탄소를 이용하여, 기존 실험 잔여물을 제거할 수 있다. In the residue removal step (S120), existing experimental residues may be removed using nitrogen or carbon dioxide.

상기 시편 장착 단계 (S130)에서는, 재활용 하고자 하는 탄소섬유강화복합재를 상기 반응기(37) 내에 위치시킬 수 있다. 이때 상기 탄소섬유강화복합재는 앞서 설명한 바와 같이, 플라스틱 류의 매트릭스를 갖는 탄소 섬유 복합재이며, 일반적으로 비가역적으로 경화되는 에폭시 수지의 열 경화 매트릭스일 수 있다. In the specimen mounting step (S130), the carbon fiber-reinforced composite material to be recycled may be located in the reactor 37. At this time, the carbon fiber-reinforced composite material, as described above, is a carbon fiber composite material having a matrix of plastics, and may be a thermal curing matrix of an epoxy resin that is generally irreversibly cured.

상기 반응 챔버 고정 단계(S140)에서는 상기 플랜지 결합부(37e)를 상기 플랜지 부(37d)에 고정하여, 상기 탄소섬유강화복합재가 위치하는 반응 챔버를 닫을 수 있다.In the step of fixing the reaction chamber (S140), the flange coupling portion 37e may be fixed to the flange portion 37d to close the reaction chamber in which the carbon fiber reinforced composite material is located.

상기 실험 단계(S200)는 퍼징 단계(S210), 반응 챔버 가열 단계(S220), 용매 투입 단계(S230), 유지 단계(S330), 및 가열 중단 및 냉각 단계(S340)를 포함할 수 있다. The experiment step (S200) may include a purging step (S210), a reaction chamber heating step (S220), a solvent input step (S230), a holding step (S330), and a heating stop and cooling step (S340).

상기 퍼징 단계(S210)에서는, 상기 반응기(37) 내의 산소 제거를 위해 질소를 이용한 퍼징 작업을 수행할 수 있다. In the purging step (S210), a purging operation using nitrogen may be performed to remove oxygen in the reactor 37.

상기 반응 챔버 가열 단계(S220)에서는 상기 반응기(37)를 가열할 수 있다. 이때, 상기 반응기(37)는 질소(N2) 환경에서 가열될 수 있다. In the reaction chamber heating step (S220), the reactor 37 may be heated. At this time, the reactor 37 may be heated in a nitrogen (N2) environment.

상기 용매 투입 단계(S230)에서는 상기 반응기(37)에 질소 투입을 중단한 후, 용매를 투입될 수 있다. 상기 용매는 아세톤, 에탄올, 프로판올 등의 유체일 수 있다. In the solvent input step (S230), after the nitrogen input is stopped in the reactor 37, a solvent may be added. The solvent may be a fluid such as acetone, ethanol, or propanol.

상기 유지 단계(S330)에서는 상기 반응기(37)의 압력과 온도, 질유량을 유지하여 반응을 지속할 수 있다. In the holding step (S330), the reaction may be maintained by maintaining the pressure, temperature, and the amount of vaginal flow of the reactor 37.

상기 가열 중단 및 냉각 단계(S340)에서는 상기 반응기(37)에 용매 투입 및 가열을 중단 한 후, 이산화탄소를 투입하며 냉각할 수 있다. In the heating interruption and cooling step (S340), after the solvent input and heating are stopped in the reactor 37, carbon dioxide may be introduced and cooled.

상기 시료분리 단계(S300)는 반응 챔버 내 압력 하강 단계(S310), 드레인 필터 연결 단계(S312), 퍼징 단계(S314) 및 반응 챔버 개방 단계(S320)를 포함할 수 잇다. The sample separation step (S300) may include a pressure drop in the reaction chamber (S310), a drain filter connection step (S312), a purging step (S314), and a reaction chamber opening step (S320).

상기 반응 챔버 내 압력 하강 단계(S310)에서는 상기 반응기(37)를 냉각 후, 반응 챔버 내 압력을 대기압을 낮출 수 있다. In the step of lowering the pressure in the reaction chamber (S310), after the reactor 37 is cooled, the pressure in the reaction chamber may be reduced to atmospheric pressure.

상기 드레인 필터 연결 단계(S312)에서는 필터(48)를 연결할 수 있다. In the drain filter connection step S312, the filter 48 may be connected.

상기 퍼징 단계(S314)에서는 상기 반응기(37)에 질소를 이용하여 퍼징 작업을 수행할 수 있다. In the purging step (S314), a purging operation may be performed using nitrogen in the reactor 37.

상기 반응 챔버 개방 단계(S320)에서는 상기 반응기(37)의 상기 플랜지 결합부(37e)를 분리하여, 상기 반응 챔버를 개방할 수 있다. In the opening of the reaction chamber (S320), the flange coupling portion 37e of the reactor 37 may be separated to open the reaction chamber.

이후, 상기 필터(48)에 걸러진 탄소 섬유를 회수할 수 있다. 이에 따라 탄소섬유강화복합재 내 에폭시 수지를 활용한 매트릭스를 분리하고, 탄소 섬유를 회수할 수 있다. Thereafter, the carbon fiber filtered by the filter 48 may be recovered. Accordingly, the matrix using the epoxy resin in the carbon fiber reinforced composite material can be separated and the carbon fiber can be recovered.

도 13은 폴리프로필렌 계열 미세 발포 플라스틱 복합재(a) 및 상기 복합재의 주사전자현미경 촬영 사진(b)이다. 13 is a scanning electron microscope photograph (b) of the polypropylene-based micro-foam plastic composite (a) and the composite.

본 발명을 통해 이산화탄소를 활용한 초임계유체 환경을 제공할 수 있으며, 고성능 친환경 단일추진제 추력기용 높은 비표면적의 고내열성 촉매 지지체를 제작할 수 있다. 높은 비표면적의 촉매 지지체를 사용하는 경우 추진제의 완전한 촉매 분해 및 촉매 연소에 필요한 촉매의 양이 상대적으로 적고, 이는 촉매 제작에 인한 비용 절감, 추진 시스템의 부피 및 질량 감소로 인한 우주비행체의 임무 수행 능력 향상 등을 이끌어낼 수 있다. 또한, 고성능 친환경 단일추진제 추력기 시스템의 개발에 있어 핵심 기술을 확보할 수 있으며, 독성을 띄는 기존의 하이드라진 추력기를 대체함에 따라 취급에 필요한 추가 비용 및 시간을 절감할 수 있다.Through the present invention, a supercritical fluid environment using carbon dioxide can be provided, and a high specific surface area high heat-resistant catalyst support for a high-performance eco-friendly single propellant thruster can be manufactured. When using a high specific surface area catalyst support, the amount of catalyst required for complete catalytic decomposition and catalytic combustion of the propellant is relatively small, which reduces the cost of catalyst production and fulfills the mission of spacecraft due to the reduction in volume and mass of the propulsion system. Can lead to improved skills. In addition, the core technology can be secured in the development of a high-performance, eco-friendly single-propellant thruster system, and the additional cost and time required for handling can be reduced by replacing the existing hydrazine thruster which is toxic.

본 발명을 통해 고가의 탄소섬유강화복합재의 결합을 이루는 에폭시 계열의 매트릭스의 용매화 분해를 통해 복합재를 재활용할 수 있으며, 단가 측면에서 매우 유리한 재활용의 공정을 제공할 수 있다. 이에 가격적인 문제로 인해 한정된 분야에서 사용된 탄소섬유강화복합재의 적용 분야를 보다 넓힐 수 있다. 또한 본 발명을 통해 폴리프로필렌 계열의 플라스틱을 초임계유체 환경의 이산화탄소를 활용하여 도면 13과 같은 열가소성 미세 발포 플라스틱 복합재를 제작할 수 있으며, 전자 장비 및 항공기, 우주 환경에서의 물리적 충격 보호 장비 등에 적용될 수 있다.Through the present invention, the composite material can be recycled through solvation and decomposition of an epoxy-based matrix constituting an expensive carbon fiber reinforced composite material, and a very advantageous recycling process can be provided in terms of unit cost. Therefore, due to the price problem, the application field of the carbon fiber reinforced composite material used in a limited field can be widened. In addition, through the present invention, a polypropylene-based plastic can be produced by using carbon dioxide in a supercritical fluid environment to produce a thermoplastic microfoam plastic composite as shown in FIG. 13, and can be applied to electronic equipment, aircraft, and physical shock protection equipment in space environments. have.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.Although described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art may variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.

100: 주입부 200: 펌프부
300: 예열부 400: 반응부
500: 냉각부 600: 필터부
700: 배압 조절부 800: 수집부
100: injection unit 200: pump unit
300: preheating unit 400: reaction unit
500: cooling unit 600: filter unit
700: back pressure control unit 800: collection unit

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 원통 형태의 인코넬, 상기 인코넬의 전단 및 후단에 형성되는 플랜지 부, 및 상기 플랜지 부와 결합되는 플랜지 결합부를 포함하는 반응기를 포함하는 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용하여,
촉매 지지체를 상기 반응기 내에 위치시키는 시편 장착 단계;
상기 플랜지 결합부를 상기 플랜지 부에 고정하여, 상기 촉매 지지체가 위치하는 반응 챔버를 닫는 반응 챔버 고정 단계;
상기 반응기 내의 산소 제거를 위해 질소를 이용한 퍼징 작업을 진행하는 퍼징 단계;
이산화탄소 환경에서 상기 반응기를 가열하는 반응 챔버 가열 단계;
상기 반응기에 이산화탄소 투입을 중단한 후, 용매를 투입하는 용매 투입 단계;
상기 반응기의 압력과 온도, 질유량을 유지하여 반응을 지속하는 유지 단계;
상기 반응기에 이산화탄소 투입 및 가열을 중단 한 후, 냉각하는 가열 중단 및 냉각 단계;
상기 반응기를 냉각 후, 상기 반응 챔버 내 압력을 대기압으로 낮추는 반응 챔버 내 압력 하강 단계; 및
상기 플랜지 결합부를 분리하여, 상기 반응 챔버을 개방하여 건조된 상기 촉매 지지체를 획득하는 반응 챔버 개방 단계를 포함하는 고내열성 촉매 지지체 제작 방법.
Using a supercritical fluid environment semi-continuous reactor comprising a reactor comprising a cylindrical inconel, a flange portion formed at the front and rear ends of the inconel, and a flange coupling portion coupled to the flange portion,
A specimen mounting step of positioning the catalyst support in the reactor;
A reaction chamber fixing step of fixing the flange coupling portion to the flange portion and closing the reaction chamber in which the catalyst support is located;
A purging step of purging with nitrogen to remove oxygen in the reactor;
A reaction chamber heating step of heating the reactor in a carbon dioxide environment;
After stopping the carbon dioxide input to the reactor, a solvent input step of introducing a solvent;
A maintenance step of maintaining the pressure, temperature, and vaginal flow of the reactor to continue the reaction;
After stopping the carbon dioxide input and heating to the reactor, the heating stops and cooling to cool;
After cooling the reactor, the pressure drop in the reaction chamber to lower the pressure in the reaction chamber to atmospheric pressure; And
And separating the flange coupling portion to open the reaction chamber to obtain the dried catalyst support.
제8 항에 있어서,
상기 시편 장착 단계 전에,
상기 초임계 유체 환경 반연속 반응기의 상기 플랜지 결합부를 상기 플랜지 부로부터 분리하여, 상기 인코넬 내부에 존재하는 기존 시편을 제거하는 기존시편제거 단계; 및
질소 또는 이산화탄소를 이용하여, 기존 실험 잔여물을 제거하는 잔여물 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 촉매 지지체 제작 방법.
The method of claim 8,
Before the specimen mounting step,
An existing specimen removal step of separating the flange coupling portion of the supercritical fluid environment semi-continuous reactor from the flange portion and removing an existing specimen existing inside the inconel; And
Method for producing a high heat-resistant catalyst support, characterized in that it further comprises a residue removal step of removing the existing experimental residues using nitrogen or carbon dioxide.
제9 항에 있어서,
상기 용매는 아세톤(C3H6O), 에탄올(C2H6O) 및 프로판올(C3H8O) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고내열성 촉매 지지체 제작 방법.
The method of claim 9,
The solvent is acetone (C 3 H 6 O), ethanol (C 2 H 6 O) and propanol (C 3 H 8 O) any one or more of the method for producing a high-temperature catalyst support characterized in that it comprises.
원통 형태의 인코넬, 상기 인코넬의 전단 및 후단에 형성되는 플랜지 부, 및 상기 플랜지 부와 결합되는 플랜지 결합부를 포함하는 반응기를 포함하는 초임계유체 환경 반연속 반응기를 이용하여,
재활용 하고자 하는 탄소섬유강화복합재를 상기 반응기 내에 위치시키는 시편 장착 단계;
상기 플랜지 결합부를 상기 플랜지 부에 고정하여, 상기 탄소섬유강화복합재가 위치하는 반응 챔버를 닫는 반응 챔버 고정 단계;
상기 반응기 내의 산소 제거를 위해 질소를 이용한 퍼징 작업을 진행하는 퍼징 단계;
질소 환경에서 상기 반응기를 가열하는 반응 챔버 가열 단계;
상기 반응기에 질소 투입을 중단한 후, 용매를 투입하는 용매 투입 단계;
상기 반응기의 압력과 온도, 질유량을 유지하여 반응을 지속하는 유지 단계;
상기 반응기에 상기 용매 투입 및 가열을 중단 한 후, 이산화탄소를 투입하며 냉각하는 가열 중단 및 냉각 단계;
상기 반응기를 냉각 후, 상기 반응 챔버 내 압력을 대기압으로 낮추는 반응 챔버 내 압력 하강 단계; 및
상기 플랜지 결합부를 분리하여, 상기 반응 챔버을 개방하는 단계를 포함하는 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법.
Using a supercritical fluid environment semi-continuous reactor comprising a reactor comprising a cylindrical inconel, a flange portion formed at the front and rear ends of the inconel, and a flange coupling portion coupled to the flange portion,
A specimen mounting step of positioning the carbon fiber-reinforced composite material to be recycled in the reactor;
A reaction chamber fixing step of fixing the flange coupling portion to the flange portion and closing the reaction chamber in which the carbon fiber reinforced composite material is located;
A purging step of purging with nitrogen to remove oxygen in the reactor;
A reaction chamber heating step of heating the reactor in a nitrogen environment;
After stopping the nitrogen input to the reactor, a solvent input step of introducing a solvent;
A maintenance step of maintaining the pressure, temperature, and vaginal flow of the reactor to continue the reaction;
After stopping the solvent input and heating to the reactor, the heating and cooling step of introducing and cooling the carbon dioxide;
After cooling the reactor, the pressure drop in the reaction chamber to lower the pressure in the reaction chamber to atmospheric pressure; And
A method of recycling a carbon fiber reinforced composite comprising separating the flange coupling portion and opening the reaction chamber.
제11 항에 있어서,
상기 초임계유체 환경 반연속 반응기는 냉각된 상기 용매의 불순물 및 실험 후 잔재들을 걸러 내는 필터를 더 포함하고,
상기 반응 챔버 내 압력 하강 단계 이후에, 상기 반응기에 질소를 이용하여 퍼징 작업을 수행하는 퍼징 단계를 더 포함하고, 상기 필터에 걸러진 탄소 섬유를 회수하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법.
The method of claim 11,
The supercritical fluid environment semi-continuous reactor further includes a filter that filters out the impurities of the cooled solvent and residues after the experiment,
After the pressure drop step in the reaction chamber, further comprising a purging step of performing a purging operation using nitrogen in the reactor, the method of recycling carbon fiber reinforced composite, characterized in that to recover the filtered carbon fibers in the filter.
제11 항에 있어서,
상기 용매는 아세톤(C3H6O), 에탄올(C2H6O) 및 프로판올(C3H8O) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화복합재의 재활용 방법.
The method of claim 11,
The solvent is acetone (C 3 H 6 O), ethanol (C 2 H 6 O) and propanol (C 3 H 8 O) at least one of the carbon fiber-reinforced composite recycling method characterized in that it comprises at least one.
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