경북대학교 화학공학과는 국가산업 발전에 중요한 역할을 담당할 화학공학 인력을 배출하기위해 1981 년 문교부로부터 설립인가를 받아 1982년 3월 개설 되었다.
2006년 3월 현재 850여 명의 졸업생이 배출되었으 며, 230명의 학부생과 30명의 대학원생 및 최첨단의 연구 분야들을 전공한 의욕 있는 9명의 교수로 구성 되어 있다.
우리 학과 졸업생들의 대부분이 대기업, 정부출연 연구소, 공사, 대학원 등으로 진출하고 있다. 석유화학, 정유, 정밀화학 등의 전통적인 화학공학 관련분야 이 외에도 반도체, 디스플레이 등의 전자, 정보관련 분야 로의 진출 또한 활발하게 이루어지고 있다. 우리학과 학부생의 취업률은 85%로 취업을 원하는 학생의 거 의 대부분이 취업이 되고 있으며, 전공을 토대로 여러 산업체에서 필요로 하는 인력을 배출하여 산업체로의 인력 공급에도 일조를 하고 있다. 특히, 올해는 한국공
학인증원의 화학공학프로그램 인증을 위한 평가가 진 행 중에 있다.
실험 및 연구 시설은 학교재원, 국고 및 교수들의 외부 수탁 프로젝트 연구비 등으로 꾸준히 확충하여 실험실습교육과 연구를 내실 있게 수행하고 있다. 교 재 및 강의 내용은 발전해가는 각 학문분야를 소개하 고 교육하는데 중점을 두고 있으며, 연구개발에 있어 서는 국제적인 수준의 연구결과들을 발표하고 있다.
특히 2004년 분야별 SCI논문게재현황에서 논문수, 피 인용횟수, 논문 1편당 피인용횟수(2005년 12월 19일 자 교수신문)에서 4위를 차지하였다.
2007학년도부터는 공과대학내의 응용화학과, 환경 공학과와의 학부통합으로 “화학환경공학부”로 학생을 모집하게 되었다. 새로운 학부로의 출범으로 국내 산 업의 국제화를 염두에 두고 이를 선도해 갈 국제수준 의 화공엔지니어의 배출에 교수와 학생들이 합심하여 최선의 노력을 기울이고 있다.
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학교
소개http://chemeng.knu.ac.kr
연구분야 소개 반응공학
본 연구실은 Methanol을 이용하여 연료전지에 사 용하는 수소를 생성하는 개질기 시스템을 연구하고 있다.
Steam reforming, Partial oxidation(POX), Auto- thermal reforming을 이용한 수소 생산에 필요한 촉 매 개발과 반응기 개발을 목표로 하고 있다. Cu/Zn를 이용한 촉매는 이미 많이 개발되었지만, 열적 안정성 과 생산되는 수소 혼합물 중 CO의 비율이 높은 단점 이 있어 이런 단점을 개선한 촉매와 반응기에 관한 연 구를 하고 있다.
이런 반응으로 생산되는 수소혼합물은 CO가 미량 포함되어 있어 PEMFC(Proton Exchange Membrain Fuel Cell)에 바로 공급할 수 없다. 이 CO를 10ppm 이하로 제거하기 위한 Water-gas-shift와 Preferential oxidation(PROX) 반응에 사용되는 촉매의 개발과 반응기의 개발, 그리고 이에 맞는 반응 속도식을 도출 해냄으로써 실제 공정에 사용할 수 있게 하는 연구가 진행 중이다.
또한 촉매 반응의 이론과 실험 사이의 차이인 Effectiveness factor의 계산에 대한 연구를 하고 있 다. 이 연구는 이미 여러 국내외 학회에 발표되어 가 시적인 성과를 보였다.
졸업생은 연료전지 분야에 많이 진출해 있으며, SK, 대구도시가스, 에너지기술연구원, GS fuel-cell 등 유수의 기업에서 활동하고 있다.
에너지공학
공정의 진단, 설계, 평가에 보다 적합한 물성치가 필 요하다. 이 요구에 알맞는 상태방정식과 관련 상관식 을 얻고자 여러 방도를 시도하고 있다. 기상-액상 상 평형 실험치는 필요에 따라 측정하고 있다. 또한 폐 윤활유의 특수용도를 위한 재정제, 적합한 혼합물 규 칙, 매개변수 최적치 도출 방안, 회합성을 고려한 MBWR 상태방정식 수립, 용해도 측정, 화학공정 전
산 계산 보완 및 에너지효율에 관한 연구를 하고 있 다. 지금까지 얻은 연구결과와 경험을 바탕으로 현장 실무자에게 필요한 부분을 단기강좌로 연수시키고자 교육자료도 작성 중에 있다.
공정제어
화학공학공정제어는 화학공학과 관련된 각종 플랜 트의 제어의 향상을 위한 연구분야이다.
화학공학 공정은 일반적으로 시간 지연이 크며, 비 선형적이고 불안정한 특징을 가지고 있다. 이러한 공 정의 제어를 위해 다음과 같은 다양한 연구를 수행하 고 있다.
전통적인 PID제어 알고리즘을 개선하기 위해 현대 제어를 접목하여 설계 적용하고 있다. 특히 그 공정이 보다 복잡하고 다양해 짐에 따라 SISO(Single Input Single Output) 제어시스템 뿐만 아니라 MIMO (Multi Input Multi Output) 제어시스템의 제어성능 향상을 위한 연구가 수행 중이다.
또한 제어시스템을 적용하기 위해서 공정의 분석 (Stability, Nonlinearity 및 Time delay 등)도 수행되 고 있다. SISO 및 MIMO 제어시스템의 주파수 분석 및 실시간 분석이 가능한 Method를 구현하고자 연구 중이다.
본 연구실에서는 주로 MATLAB을 이용한 Simulation 및 공정 분석을 하고 있으며, 또한 공정자 동화를 위한 Hardware(PC interface AD/DA converter 및 Signal conditioner)를 직접 제작하여 새 로운 알고리즘을 바로 적용하고 있다. 연구실에서 자 체 제작한 Distillation Tower Pilot 시스템을 통해 고 안된 알고리즘의 제어성능을 평가, 비교하는 실험이 진행되고 있다.
생물화공
1986년부터 화학, 생물학, 화학공학 등의 기본 원리 를 이용한 생물화학공학의 연구를 꾸준히 해 오고 있 다. 최근의 주 연구 topic은 “Molecularly Imprinted
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Polymer를 이용한 분리 기술”과 “Gluconacetobacter hansenii PJK를 이용한 Bacterial Cellulose 및 Glucuronic Acid Oligomer의 생산” 등이다. Molecularly imprinted polymer는 고분자 제조시 분리하고자 하는 template를 첨가하면 고분자 중합 후 고분자 matrix 내에 template 물질이 포획된다. 포획된 template 물 질을 고분자로부터 제거하고 나면 고분자 matrix 내 에 template를 인식할 수 있는 cavity가 각인된다.
Cavity 내에는 template 물질과 결합할 수 있는 ligand가 존재하고 cavity의 형태는 template 물질과 일치하므로 chiral compound 또는 유사구조 물질의 혼합물들로부터 template 물질을 선택적으로 분리해 낼 수 있다. 본 연구실에서는 최종적인 산업화를 목표 로 현재 다양한 형태의 선택성 있는 MIP 개발 연구 를 초정밀 분리센터의 지원 하에 수행하고 있다. 본 연구실에서 분리 동정된G. hansenii PJK 균주는 다 양한 기능성을 갖고 있는 bacterial cellulose와 간 기 능 개선 효과가 있는 glucuronic acid oligomer를 생산 한다. 현재 glucuronic acid oligomer의 생산에 관하여 특허 출원하였고 이를 산업화하기 위하여 국내외의 관심 있는 기업체를 물색하고 있다. 현재 박사과정 6 명(3명 파키스탄 유학생) 석사과정 2명이 연구를 수 행하고 있으며 2005년도 박사 졸업생은 특허기술 정 보원(KIPRIS), 석사 졸업생은 희성전자, 도레이새한 에 취직하여 근무하고 있고 현재까지 30여 명의 졸업 생이 각 분야에서 활동하고 있다.
고분자유변학
Rational thermodynamics에 근거해 개발된 비선형 열점탄성(thermoviscoelastic) 구성방정식을 사용하 여 유리전이 영역에서 무정형 고분자의 비선형 기계 적 성질들을 예측하고 실험치와 비교를 통해 구성방 정식의 예측능을 평가한다. Pseudo-time-shift invariance와 이상 유리(ideal glass) 개념을 적용하여 유도된 구성방정식은 정적 열용량, 선형 점탄성 전단 및 벌크 탄성률, 그리고 열 팽창과 관련된 새로운 물
질함수 등 총 4개의 물질함수들을 포함하고 있으며, 이들은 PVT, 열용량 및 동적 전단 탄성률 자료들로 부터 독립적으로 결정할 수 있다. 본 열점탄성 구성방 정식은 Hookean solid에 대한 모든 탄성 관계식들을 만족하는 것으로 나타났다. 또한 비평형 엔트로피 혹 은 내부에너지가 유리 전이점에서의 엔트로피 혹은 내부에너지 값을 가질 때 기계적 yield가 발생한다고 가정할 경우 비선형 탄성 변형 시의 yield도 예측할 수 있었다. 기타 예측이 가능한 기계적 거동으로는 비 교적 넓은 범위의 비선형, 비등온 변형을 포함하여, 등 압 혹은 등온 체적 완화, 상압 및 고압에서의 유리전 이 거동, 등온 aging, 냉각-aging-가열 사이클 하의 체적 hysteresis, 일축 시간 의존 변형, 일정 변형 속도 이력에 대한 응력-변형 거동, 비선형 응력 완화, 비선 형 크리프, 인장 및 압축 시 yield 거동, 비선형 일축 응력-변형 거동에 미치는 온도, 변형속도, 압력 및 aging time의 영향 등을 들 수 있다.
촉매반응공학
고체 촉매 제조와 특성파악 및 반응성 검토 기술을 바탕으로, 대체 에너지 및 정밀화학, 대기환경, 화학 가스 센서에 연관된 연구가 진행되고 있다.
고체 산, 염기 촉매 및 금속 담지 촉매를 이용하여 DME(dimethylether)와 NDCA 등의 화합물을 만드 는 전통적인 촉매반응 연구와 함께, H2S와 SOx 등을 포함한 여러 형태의 황화물 제거와 이산화탄소 회수 를 위한 재생 가능한 고체 흡착제 개발 연구가 진행되 고 있고, 생화학 독성가스 감지용 화학가스센서 물질 을 개발하는 연구가 진행되고 있다.
분리정제공정
분리정제공정은 일반적인 화학공학 관련 산업공정 의 50~90%를 차지하고 있는 화학공학의 핵심적인 분야이다. 화학공정의 주된 목적은 원료에서부터 완 제품을 생산하는 것이며, 그 공정은 원료가 되는 물질 의 전처리 과정으로부터 생산물의 가공에 이르기까지
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학교 소개
다양한 단위조작들로 이루어져 있다. 이러한 화학공 정에서 다루는 대부분의 원료나 중간 생성물 그리고 최종 생산물들은 모두 혼합물로 구성되어 있다. 혼합 물들을 보다 순수한 상태로 분리하거나, 목적으로 하 는 물질을 정제하는 공정은 모든 화학공정에서 필수 적 수반되어야 한다. 본 연구실에서는 화학공학의 분 리정제공정 분야 중, 첨단 분리기술 분야에 속하는 초 임계 유체 추출, 초임계 반용매 결정화 기술, 고압 상 평형 및 분리경계 측정 그리고 분기추출을 이용한 환 경매체 분리 등에 대한 연구를 수행하고 있다. 최근 들어서는 초임계 유체 혹은 액체 반용매를 사용한 나 노입자의 제조공정에 대한 연구도 시작하였다. 본 연 구실의 장기과제는 초임계 유체를 이용한 제반 분리 정제공정을 실용화 단계로 도약시키는 것이다.
공정시스템
공정시스템 연구실에서는 공정제어 및 공정모델링, 최적화 및 자동화에 관한 연구를 수행하고 있다. 공정 제어 및 공정모델링 분야에서는 PID Autotuning과 릴레이를 이용한 공정 확인방법, 모델링을 위한 공정 활성화 기법, 비선형 공정 확인 및 제어, 불확실계 모 델링, 모델예측제어 등과 관련하여 다수의 논문 연구 와 과제를 수행하고 있다. 본 연구실은 우수한 이론과 기술 개발을 통하여 학계에 기여하고 그것의 제품화 를 통하여 산업계 기여하는 것을 목표로 하고 있다.
그래서, 본 연구실에서 개발된 제어 및 모델링, 최적화
및 자동화 기술을 마이크로 프로세스와 자동화기기에 접목시켜 다각도로 상업화를 시도하고 있다. 또한 학 제간 연구를 수행하고 있는데 대표적인 예가 High Throughput Screening(HTS) 시스템 개발이다. 한 번의 실험으로 다수의 촉매 성능을 screening해낼 수 있는 고압용 시스템을 구축 중이며 이와 관련된 분석 기술을 연구 중이다. 다른 예로, 유동층 반응기를 이용 한 탄소나노튜브합성 연구에 있어 데이터 분석, 최적 화, 자동화와 관련된 기술을 개발 제공함으로써 해당 학제간 연구에 기여하고 있다.
나노재료
본 연구실(http://chemeng.knu.ac.kr/lan)은 징크 옥사이드(Zinc Oxide) 나노 와이어, 탄소 나노 튜브 (Carbon Nanotube), 양극 산화 알루미나 나노 템플 레이트(Anodic Aluminum Oxide Nanotemplate) 등의 나노 구조의 합성 및 이를 이용한 다양한 전자 소자에의 응용에 대한 연구를 수행하고 있다. 이와 같 은 나노물질의 합성 및 응용을 위해서 열화학 증착 (Thermal Chemical Vapor Deposition), 초음파 화학 (Sonochemistry), 전기화학(Electrochemistry) 등의 방법을 이용하고 있다. 본 실험실의 연구는 테라급나 노소자개발사업(TND), 교육인적자원부의 ‘젊은 과 학자 연구활동 지원 사업 I’의 지원으로 이루어 지고 있으며, 국내의 여러 대학 및 삼성종합기술원과 같은 연구소와의 협력체계를 구축하고 있다.
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김 동 현 KAIST 반응공학 [email protected]
이 태 종 Oklahoma Univ. 화공열역학 [email protected]
이 지 태 KAIST 공정제어 [email protected]
박 중 곤 KAIST 생물화공 전달현상 [email protected]
송 동 익 Purdue Univ. 고분자유변학 [email protected]
김 재 창 KAIST 촉매공학 [email protected]
여 상 도 Texas A & M Univ. 분리정제공정 [email protected]
성 수 환 POSTECH 공정시스템공학 [email protected]
정 수 환 POSTECH 나노테크놀러지 [email protected]
표 1. 경북대학교 화학공학과 교수 명단
