콤팩트형 초임계 건조 시스템
1. 개발 목적 및 개요
본 장비는 연구실 및 소규모 공정에서 사용 가능한 데스크톱 형태의 콤팩트 초임계 건조 시스템이다. 최대 100 bar 고압 환경을 안정적으로 제어하며, 열전소자를 통한 정밀 온도 제어 및 사용자 편의성을 극대화한 운전 인터페이스를 제공하도록 개발되었다.
2. 주요 적용사항
초임계 이산화탄소(scCO2) 공정 조건(일반적으로 73.8 bar, 31.1°C 이상)을 안정적으로 상회하는 최대 사용 압력 100 bar를 기준으로 기밀성 및 구조 강성을 만족해야한다. 반응기 캡(Head)의 신속한 탈착 및 공정 후 빠른 시편 회수와 세척이 가능하도록 대형 볼트 체결 방식 대신 기밀 유지가 용이한 스크류 타입의 육각 헤드 캡 구조를 채택하였다. 초임계 상태의 상전이 현상을 실시간 모니터링할 수 있도록 고압·고온을 견디는 상부 가시창(Sight Glass) 및 전용 밀봉(Sealing) 구조를 반영하였다. 정밀 온도 제어를 위해 외부 열원 없이 반응기를 가열 및 냉각할 수 있는 컴팩트한 열관리 시스템을 구축 하였다. 직관적 인터페이스를 위해 하우징 케이스 외부에 압력·온도 모니터링 장치와 유체 제어 밸브류를 집중 배치하여 조작 편의성 확보하였다.
3. 결과물 특징 및 세부 사양
- 고압 반응기 (Main Reactor) 유닛
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고압(최대 100 bar) 조건에서도 변형이나 누설(Leak)이 없는 견고한 구조 적용
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육각형 형태의 헤드 캡에 스크류 방식을 채택하여 탈착 및 유지보수가 매우 편리함
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반응기 상단에 가시창을 장착하여 초임계 상전이 및 건조 상태를 직접 관찰 가능
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- 열관리 시스템 (Thermal Management)
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반응기 좌우 외벽에 열전소자 및 히트싱크 모듈을 장착하여 제어
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단일 소자로 가열과 냉각을 모두 수행할 수 있으며, 신속하고 정밀한 온도 제어
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- 케이스 및 제어 인터페이스 (External Interface)
- 하우징을 컴팩트한 데스크톱 타입으로 패키징하고, 상부에 제어 요소를 직관적으로 배치
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니들 밸브(Needle Valve)를 통한 정밀 유량·압력 조절 및 과압 방지용 릴리프 밸브 탑재
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전원 스위치, 압력 게이지, 온도 컨트롤러 배치로 실시간 공정 데이터 확인 및 셋팅
