KCI등재
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수소불화탄소 및 수소염화불화탄소 냉매(R-134a, R-227ea, R-236fa, R-141b)를 이용한 가스 하이드레이트 형성에 관한 계산화학적 해석 = Computational Chemistry Study on Gas Hydrate Formation Using HFC & HCFC Refrigerants (R-134a, R-227ea, R-236fa, R-141b)
저자
김경민 (부경대학교) ; 안혜영 (부경대학교) ; 임준혁 (부경대학교) ; 이제근 (부경대학교) ; 원용선 (부경대학교) ; Kim, Kyung Min ; An, Hye Young ; Lim, Jun-Heok ; Lee, Jea-Keun ; Won, Yong Sun 연구자관계분석
발행기관
학술지명
Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) (Korean Chemical Engineering Research)
권호사항
발행연도
2017
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재,SCOPUS,ESCI
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
704-710(7쪽)
KCI 피인용횟수
0
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제공처
소장기관
가스 하이드레이트 형성원리를 이용한 해수담수화는 이미 상용화된 역삼투 방식에 비하여 아직 실증화 단계이지만 그 공정이 비교적 단순하고 특히 냉매를 객체가스로 사용할 경우 아주 낮은 공정 온도가 필요하지 않아 에너지 소비량(thermal budget)이 향상될 가능성이 있기 때문에 여전히 많은 관심을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 수소불화탄소(HFC, hydrofluorocarbon) 및 수소염화불화탄소(HCFC, hydrochlorofluorocarbon) 계열의 냉매들을 객체가스로 한 가스 하이드레이트 형성 거동을 에너지적인 관점에서 해석하고자 하였고 이를 위해 밀도 범함수(DFT, density functional method) 이론을 기반으로 한 분자모델링을 도입하였다. 객체가스(guest gas)로 R-134a, R-227ea, R-236fa, R-141b를 선정하였으며 계산을 위하여 물 분자로 이루어진 $5^{12}$, $5^{12}6^2$, $5^{12}6^4$의 세가지 구조의 동공들(cavities)을 구성하였다. 동공, 객체가스, 그리고 객체가스가 삽입된 동공의 구조를 분자모델링을 이용하여 각각 최적화하였고 계산된 각 구조의 에너지로부터 동공과 객체가스의 결합에너지(binding energy)를 계산하였다. 마지막으로 결합에너지를 비교함으로써 어느 냉매가 가장 유리한 조건에서 가스하이드레이트를 형성할 지를 판단하였다. 결과적으로 R-236fa가 가장 자발적(spontaneous)으로 가스 하이드레이트를 형성할 것으로 예상되었고 사람에 대한 낮은 독성과 물에 대한 작은 용해도 측면에서도 가장 적절한 선택으로 평가되었다.
더보기Although the desalination technique using gas hydrate formation is at a development stage compared to the commercially well-established reverse osmosis (RO), it still draws attention because of its simplicity and moderate operational conditions especially when using refrigerants for guest gases. In this study, DFT (density functional theory)-based molecular modeling was employed to explain the energetics of the gas hydrate formation using HFC (hydrofluorocarbon) and HCFC (hydrochlorofluorocarbon) refrigerants. For guest gases, R-134a, R-227ea, R-236fa, and R-141b were selected and three cavity structures ($5^{12}$, $5^{12}6^2$, and $5^{12}6^4$) composed of water molecules were constructed. The geometries of guest gas, cavity, and cavity encapsulating guest gas were optimized by molecular modeling respectively and their located energies were then used for the calculation of binding energy between the guest gas and cavity. Finally, the comparison of binding energies was used to propose which refrigerant is more favorable for the gas hydrate formation energetically. In conclusion, R-236fa was the best choice in terms of thermodynamic spontaneity, less toxicity, and low solubility in water.
더보기분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
---|---|---|---|
2023 | 평가예정 | 해외DB학술지평가 신청대상 (해외등재 학술지 평가) | |
2020-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (해외등재 학술지 평가) | KCI등재 |
2013-01-01 | 평가 | 등재 1차 FAIL (등재유지) | KCI등재 |
2010-12-02 | 학술지명변경 | 한글명 : 화학공학 -> Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) | KCI등재 |
2010-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2009-08-25 | 학술지명변경 | 외국어명 : Korean Chem. Eng. Res. -> Korean Chemical Engineering Research | KCI등재 |
2008-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2007-09-27 | 학회명변경 | 영문명 : The Korean Institute Of Chemical Engineers -> The Korean Institute of Chemical Engineers | KCI등재 |
2006-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2004-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2001-07-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1999-01-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.43 | 0.43 | 0.4 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.37 | 0.35 | 0.496 | 0.11 |
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