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CFD를 활용한 고분자 합성의 Scale-up에 대한 연구
Study on the scale-up of polymer synthesis using CFD

DC Field Value Language
dc.contributor.advisor이종민-
dc.contributor.author이재호-
dc.date.accessioned2018-05-29T03:40:55Z-
dc.date.available2018-05-29T03:40:55Z-
dc.date.issued2018-02-
dc.identifier.other000000149917-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10371/141635-
dc.description학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 공학전문대학원 응용공학과, 2018. 2. 이종민.-
dc.description.abstract고분자를 합성하는 다양한 중합법 중 반도체 PR용 고분자 합성 시에는 주로 free radical polymerization을 사용한다. free radical polymerization을 통해 원하는 품질의 고분자를 균일하게 합성하기 위해서는 반응에서의 온도와 농도를 control을 할 수 있어야 한다.
Lab (1L scale reactor) 단계에서 free radical polymerization을 통해 고분자를 합성한 뒤, pilot (50L scale reactor) 및 plant (200L scale reactor) 단계로 scale up을 진행하는 과정에서 scale up factor를 제대로 예측하지 못함으로 인해 많은 error 가 발생한다.
이 연구에서는 lab – pilot - plant 로 scale up을 하는 과정에서 발생하는 scale up factor 중 반응기의 구조 차이로 인해 발생하는 온도 차이에 초점을 맞추어 진행하고자 한다. 반응기 간의 온도분포 및 반응기 내부 평균온도 차이를 CFD(Computational Fluid Dynamics) simulation을 통해 규명을 한 뒤, 여러 조건을 변경해가며 CFD simulation을 진행하여 각 반응기 사이 온도 분포와 반응기 내부 평균온도를 유사하게 할 수 있는 조건을 찾는 것을 목표로 연구를 수행하였다.
CFD simulation 결과, 각각의 반응기 내부에서 온도분포가 다르게 형성되는 것을 확인하였으며, 이로 인해 반응기 내부 평균 온도 또한 차이가 있음을 확인하였다. 50L 반응기와 200L 반응기의 내부 설정 온도를 변경해가며 CFD simulation을 진행한 결과, base model 인 1L 반응기 내부 평균 온도와 유사해지는 온도를 찾을 수 있었다. 이 결과를 바탕으로 실제 50L 반응기 scale up에 적용을 하였고, 1L 반응기의 합성결과와 유사하게 나오는 것을 확인하였다.
이번 연구를 통해 free radical polymerization scale up 진행 시 발생하는 다양한 scale up factor 중 온도를 control 하는 것만으로도 error을 줄일 수 있음을 확인하였다. 200L 반응기에 대한 검증 및 다양한 제품에서 검증을 하여 1L 반응기 결과와 동일한 결과가 나오는 것을 확인한다면, CFD simulation을 통해 scale up 진행 시 발생하는 error를 줄일 수 있을 것이라고 기대된다.
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dc.description.tableofcontents제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 1
제 2 절 연구 내용 3
1. 연구 목적 3
2. 연구의 필요성 3
3. 연구 결과물 4
제 2 장 이론적 배경 5
제 1 절 Free Radical Polymerization 5
1. Free radical polymerization 5
2. Free radical polymerization mechanism 6
2.1 개시반응 (Initiation reaction) 6
2.2 성장반응 (Propagation reaction) 7
2.3 종결반응 (Termination reaction) 8
2.4 사슬 이동 반응 (Chain transfer reaction) 8
2.5 고분자의 molecular weight 8
제 2 절 전산유체역학 10
제 3 절 반응기 구조 차이 12
제 3 장 CFX의 적용 15
제 1 절 CFD 소프트웨어 15
제 2 절 CFX Geometry 15
제 3 절 격자 생성 결과 18
제 4 장 CFX Simulation 결과 23
제 1 절 1L 반응기와 50L 반응기의 결과 23
1. 50L Reactor Scale up 시 문제점 23
2. CFX Simulation 동일 외벽 온도 24
3. CFX Simulation 외벽 온도 보정 27
4. 50L Reactor Optimization 29
5. 실제 실험 적용 31
제 2 절 1L 반응기와 200L 반응기의 결과 33
1. CFX Simulation 33
2. 200L Reactor Optimization 35
제 5 장 결론 37
제 1 절 Summary 37
제 2 절 Future work 38
참고문헌 39
Abstract 41
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dc.formatapplication/pdf-
dc.format.extent3315067 bytes-
dc.format.mediumapplication/pdf-
dc.language.isoko-
dc.publisher서울대학교 대학원-
dc.subjectmixing-
dc.subjectpolymerization-
dc.subjectscale up-
dc.subject전산유체역학-
dc.subject.ddc620.004-
dc.titleCFD를 활용한 고분자 합성의 Scale-up에 대한 연구-
dc.title.alternativeStudy on the scale-up of polymer synthesis using CFD-
dc.typeThesis-
dc.description.degreeMaster-
dc.contributor.affiliation공학전문대학원 응용공학과-
dc.date.awarded2018-02-
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