| 초록 |
CO2는 저렴한 가격, 불연성, 무독성, 화학적 비활성, 재생가능성 뿐만 아니라, 초임계 영역 (Tc=31℃, Pc=7.38MPa)에 보다 쉽게 접근할 수 있다[1]는 점 등 많은 장점을 가지고 있어 유용한 화학 물질로 여겨지고 있다. 특히, 초임계 CO2는 우수한 용해력과 빠른 물질 전달 속도를 가지고 있어서 유기 합성, 전해합성, 고분자 중합 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 그러나, 이러한 장점에도 불구하고 대표적인 무극성 물질인 CO2는 극성 물질에 대한 용해도가 매우 낮기 때문에, 반응용매로써의 응용에 문제점을 지니고 있다. 최근에, CO2의 이러한 단점들을 극복하기 위한 연구가 화학자나 엔지니어들에 의해 활발하게 진행되고 있다. 이러한 연구 중의 하나는 직경이 나노미터(nm) 또는 마이크로미터(μm) 크기의 극성 물질을 CO2에서 분사시킨 에멀젼 형성에 관한 연구이다. 이 연구는 초임계 CO2와 극성물질과 에멀젼을 형성시켜 반응, 분리, 전기도금 공정 등과 같은 다양한 분야에서 적용시킬 수 있다. 이 연구들 중, 초임계 CO2에서 에멀젼 현상을 이용한 전기도금공정을 본 연구실에서 수행되었다. 초임계 전해공정에서 물 또는 도금액과 CO2와의 에멀젼 연구에서 계면장력(Interfacial tension, IFT)은 에멀젼 형성에 영향을 미치고 있으며, 이러한 데이터들은 에멀젼의 형성 유무 및 공용매 선택에 있어서 기본 정보로써 없어서는 안된다. 불행하게도, 초임계 CO2에서 IFT의 측정은 몇 가지 혼합물[2,3]의 경우를 제외하고는 그 연구가 미미한 실정이다. 본 연구에서, capillary rise method를 이용한 고압용 IFT 측정 장치를 새로 설계하였으며, 1)물 + CO2 (20,25,38,71℃), 2)니켈 도금액 + CO2 + 계면활성제 (0.1, 0.3 wt%) 3) 니켈 도금액 + CO2 + 계면활성제 (0.1, 0.3 wt%) + 에탄올 (10 vol%) 혼합액에 대하여 0.1MPa~20.0MPa의 범위 내에서 실행하였다. 물과 CO2의 실험데이터 (38℃)와 다른 데이터와 비교에 의해서 확인되었다. |
