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Text Box: 서론 중합반응공학과 고분자 화학은 어떻게 다른가? 중합반응공학이 고분자화학(Polymer Chemistry)과 다른 점을 먼저 생각해 보기로 한다. 중합반응학 또는 고분자화학은 유기화학에서 분지(branched)된 학문으로 20세기 이전부터 많은 화학자들이 연구해왔으며 Paul Flory에 의해 학문적 토대가 40-50년대에 마련되어 최근에 이르기까지 눈부시게 발전했다. 고분자화학자들의 주요 관심사는 중합반응 자체가 주는 자연의 신비를 캐내는 순수한 학문적, 지적 호기심을 만족시키기 위함은 물론 새로운 고분자 물질을 창출하는데 있었다고 해도 과언이 아니다. 실험실의 아주 작은 반응기 속에서 일어나는 중합반응이 실제로 어떠한 기구(mechanism)에 의하여 일어나는지 이론적으로 모두 파악하지 못한 상태에서도 어떠한 원료와 어떠한 반응조건에서 어떻게 반응 시키면 어떤 고분자 물질이 얻어진다는 소위 반응처방 (Polymerization Recipe)를 얻어낼 수가 있었다. 많은 고분자화학자들에게 반응의 효율같은 것이 큰 관심사가 되지 않는 경우도 많았다. 가령 24시간의 반응시간동안에 전환율이 수%에 불과하더라도 새로운 고분자를 얻을 수 있다면 그것으로도 충분한 연구 결과가 되었던 것이다. 그러나 실험실에서 발견된, 또는 창출된 고분자 물질을 사람들에게 유익한 고분자제품으로 만들기 위해서는 대규모 생산이 필요하다. 문제는 실험실의 작은 플라스크 반응기에서 일어난 반응을 산업체 규모의 반응기에서 수행할때 실험실에서는 전혀 문제가 되지도 않았던 현상들이 나타난다는 것이다. 대부분의 중합반응은 발열반응으로서 반응열의 크기는 대체로 10-20 Kcal/mol의 매우 큰 값을 갖는다. 따라서 무엇보다도 항온을 유지하기 위해서는 반응에 의해 발생하는 열을 효과적으로 제거해 줄 수 있어야 한다. 불행하게도 대부분의 중합반응은 매우 비선형적으로 진행되며 온도가 오르면 반응속도가 선형으로 증가하는 것이 아니고 exponential하게 증가한다. 액상 반응의 경우, 반응열이 제대로 제거되지 않으면 반응물의 온도가 급속하게 상승하기 시작하여 최악의 경우 액체가 기화, 반응기의 압력이 급증하고 이를 적절히 배출하지 못하면 반응기가 폭발할 수도 있게 된다. 또한 작은 플라스크 반응기에서는 교반 (Mixing)이 별로 문제가 되지 않지만 대형 반응기에서는 교반이 반응속도는 물론, 생성되는 고분자의 물성에 큰 영향을 미치게 된다. 이들 예는 수많은 다른 현상들의 극히 작은 예에 불과하지만 이런 문제를 해결하기 위해서는 화학공학의 기본적인 이론이 필요하게 된다. 따라서 중합반응공학은 고분자화학을 기초로 이를 대규모 생산에 필요한 산업기술을 개발하기 위한 지식과 방법을 연구하는 것이라 할 수 있다. 중합반응공학 연구를 위해 필요한 지식은 열역학, 반응공학, 물질, 모멘텀 (momentum), 에너지전달현상론, 분리공학, 촉매화학, 입자과학, Computational Fluid Dynamics, Molecular Modeling, 제어이론, 최적화이론등 화학공학의 거의 모든 분야의 지식을 포함한다. 특히 중합현상을 수학적으로 표현하는 modeling이 매우 중요하며 이를 컴퓨터를 이용하여 풀고 그 결과를 해석하는 기법이 자주 활용된다. 다음 페이지로 첫 페이지로

최교수 소개

중합반응공학이란?

미국대학원유학

연구역량에 관하여

공부/연구 잘하기

표절에 관하여

쉬어가는 곳