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연료전지에 관한 발표자료

미래의 에너지원 인산형 연료전지의 기술개발 현황연료전지의 연구배경 높은 발전 효율 오염물질 배출 감소연료전지란 ? 1842 년 Grove 에 의해 최초로 소개 기존의 디젤기관 연료의 연소→증기발생→터빈구동→발전기구동 연료전지 화학에너지 → 전기에너지 구동장치가 없어 효율이 높다연료전지의 기본원리 연료전지에서 전기를 일으키는 기본체인 셀 (cell) 연료전지에서 전기를 일으키는 기본체인 셀 (cell)연료전지의 구성인산형 연료전지 인산을 전해질로 사용 최적의 운전조건은 200 ℃ 현재까지 순수한 발전 효율은 40%~50% ( 최대 70% 까지 높일수 있을것으로 추정하고있다 .) 응용은 휴대용 , 자동차용 및 고정용 전원연료전지의 난점 수소 저장과 분배 의 어려움 순수한 수소를 사용할수 있다면 최대 80% 효율기대 대안 개질기 필요 - 30%~40% 로 떨어짐 다시 기계적에너지로 변환하면 효율은 24%~32% 로 떨어짐개질기 탄화수소나 알콜을 수소로 바꿔 연료전지로 공급 연료전지의 효율을 떨어뜨리는 결과인산형 연료전지 국내외 기술개발현황 구분 인산형 용융탄산염형 고체산화물형 고분자 전해질형 용도 건물 , 병원 대형건물 , 발전소 대형건물 , 발전소 자동차 , 이동용 , 가정용 용량 100kW∼MW 이하 MW 이상 MW 이상 100W∼100kW 이하 건설단가 연재 ( 목표 ) 5,000$/kW(1,500$) 4,000$/kW(1,200$) 5,000$/kW(1,500$) 4,000$/kW(1,500$) 기술 개발 미국 200kW 급 제품판매 280kW 급 스택개발 2MW 급 플랜트 실증 25kW 급 스택개발 250kW 급 실증 7.5kW 급 가정용으로 실증 한국 50kW 급 시스템개발중 100kW 급시스템개발중 100W 급 실패 5kW 급 시스템개발중 실용화 시기 미국 1999 2005 - 2004 한국 2006 2008 - 2006 추진계획 - 2006 년까지 250kW 급 시스템 개발 - 2006 년이후 3kW 급 국산화 하여 보급에너지 분야의 강국 미국 소규모 기업들의 전력 사업에 참여가 두드러짐 전력 사업 분야에의 연방 정부 및 주 정부의 법규 완화 현상 정보 통신 분야의 획기적인 발달일본 1999 년 3 월을 기준으로 200kW 급 PC25C 제품을 100 여대 이상 출하 도입초기에는 효율이 낮았으나 , 관련 기술을 개발한 결과 최근에는 PAFC 플랜트의 열 이용 효율이 증가되는 추세이다 2001 년 이후 본격적인 100kW 제품의 상용판매로 시장에 진출2001 년 연료전지 개발투자액일본 정부의 연료전지 예산인산형 연료전지의 특허현황국내연료전지 기술 분야별 출원동향 연료전지 구분 ( 전해질 종류별 ) 1997 이전 1998 1999 2000 2001 2002 2003 총계 고분자형 ( PEMFC/DMFC) 2 7 6 53 34 84 72 258 (69.7) 인산형 ( PAFC) 6 0 1 0 2 0 2 11 (3.0) 용융탄산염 ( MCFC) 33 13 15 4 5 2 6 77 (20.8) 고체산화물형 (SOFC) 2 1 1 1 1 3 12 22 (6.0) 알칼리형 ( AFC) 0 0 0 0 0 1 1 2 (0.5) 총 출원수 43 (11.6) 21 (5.7) 23 (6.2) 58 (15.7) 42 (11.4) 90 (24.3) 93 (25.1) 370 (100) ( 단위 : 건 , %)향후 전망 미국 · 일본 선진국들의 강력한 개발의지 기술개발 및 기반조성사업을 추진 중 과감한 기술개발 투자감사 합니다{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2007.10.15| 17페이지| 2,000원| 조회(370)

연료전지, 인산, 효율, 구동, 난점

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연료전지란, 기술 개발현황

연료전지( Fuel Cell)의 기술 개발 현황지도교수2007년 10월xx대학교화학공학과xxx차 례1. 서론1.1 연구의 배경1.2 연구의 목적2. 본론2.1 연료전지의 필요성2.2 연료전지의 원리2.2.1 기본원리2.2.2 연료전지의 구성2.3 인산형 연료전지2.4 연료전지의 난점2.5 인산형 연료전지 국내외 기술개발 현황2.5.1 미국2.5.2 일본2.5.3 인산형 연료전지의 특허현황3. 결론3.1 향후전망1. 서론1.1 연구배경연료전지란 연료 및 산소가 가지고 있는 화학에너지를 전기화학반응에 의해 곧바로 전기에너지로 변화시키는 첨단의 청정 발전 방식이다. 그래서 현재 널리 쓰이고 있는 디젤발전이나, 증기 가스발전의 터빈장치에 비해 발전효율이 높고, 소음 및 배기가스 등의 문제점이 적은 특징을 가지고 있다. 이에 따라 화석연료를 직접 연소시키는 기존의 에너지 회수방법을 대체하는 방법으로 큰 주목을 받는 가운데 우리나라를 비롯한 세계 각 국에서 각종 연료전지의 개발이 진행 되고 있다.지난 수년간 알칼리형 연료전지, 인산형 연료전지, 용융 탄산염 연료전지, 고체 산화물형 연료전지, 고분자 전해질형 연료전지 등에 관한 연구가 진행되었다. 이 중 인산형 연료전지에 대한 연구는 가장 많이 진행된 상태이며, 상업화 단계에 돌입해 있다.일본에서는 정부주도의 NEDO 계획으로 핵심기술인 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)를 개발중, 미국에서는 DOE주관의 PNGV 계획하에 연료전지시스템을 개발중이다.국내에서는 인산형 연료전지의 경우 1993년부터 연구가 시작되어 50kW 급 스택 요소 기술개발 및 주변장치의 개발이 이루어진 상태이며 또한 이의 실용화를 위한 연구가 진행중인 상황이다.1.2 연구의 목적연료전지의 단위 공정은 크게 개질기, 변성 반응기, 스택, 냉각 시스템으로 나눌 수 있다. 상업화된 연료 전지 발전 시스템의 개발을 위해서는 이들 각 단위 공정의 개발 뿐 아니라 각각의 단위 공정을 연계하여 이를 운전 및 제어할 수 있는 제어시스템의 개발이 필수적이다. 연료어 중요한 과제이다. 전력을 생산하는데 필요한 석유와 석탄 등의 화석연료 사용에 기인한 공해문제와 기상이변 등의 환경문제가 점차 심각해지고 있는 실정이다. 이산화탄소 발생으로 인한 지구 온난화 현상등 여러 가지 환경오염 문제 해결을 위해 화석연료를 대신할 청정에너지원으로서 태양광, 태양열 에너지, 바이오 에너지, 풍력 에너지, 수소 에너지에 대한 관심이 집중되고 있으며, 그중 수소를 연료로 사용하는 연료전지 분야도 급속한 연구가 진행되고 있다.연료전지에 의한 발전은 기존의 발전방식과 비교할 때 발전효율이 높을 뿐아니라, 발전에 따른 공해물질의 배출이 전혀 없어서 미래의 발전기술로 평가되고 있으며 다양한 연료(천연가스, 석유, 석탄)를 사용할 수 있고, 발전소건설에 필요한 부지 및 송전, 변전시설이 필요하지 않으므로 에너지 부존자원이 적고, 발전소 건설을 위한 입지확보가 어려운 우리나라의 실정에 매우 적합한 발전방식이라 할 수 있다.연료전지는 연료(LNG, LPG, 메타놀등) 및 공기의 화학에너지를 전기 화학적 반응에 의해 전기 및 열로 직접 변환시키는 장치이다. 기존의 발전기술(연료의 연소→증기발생→터빈구동→발전기구동)과는 달리 연소과정이나 구동장치가 없으므로 효율이 높을 뿐만 아니라 환경문제(대기오염, 진동, 소음 등) 를 유발하지 않는 새로운 개념의 발전 기술이라고 말을 할 수가 있다.2.2 연료전지의 원리2.2.1 기본원리물을 전기분해하면 전극에서 산소와 수소가 발생하는데 연료전지는 물의 전기분해 역반응을 이용하는 것으로 수소와 산소로부터 전기와 물을 만들어 내는 것이다. 연료전지는 일반 화학전지(예, 건전지, 축전지 등)와 달리 수소와 산소가 공급되는한 계속 전기를 생산할 수 있다. 즉, 공기만 있으면 무한히 사용할 수 있는 에너지이다.< 그림 1 >연료전지에서 전기를 일으키는 하나의 기본체인 셀(cell)의 모양이다.< 그림 2 >?연료극과 공기극에 각각 수소와 공기(산소)가 공급되어 전해질과 반응하여 이온을 형성한다. 이렇게 생성된 이온이 전기화학반tack)-원하는 전기출력을 얻기 위해 단위전지를 수십장, 수백장 직렬로 쌓아 올린 본체? 전력변환기(Inverter)-연료전지에서 나오는 직류전기(DC)를 우리가 사용하는 교류(AC)로 변환시키는 장2.3 인산형 연료전지인산형 연료전지 기술은 20년 이상 개발되고 개선되어 왔고, 전기 생산에 비교적 순수한 수소(70% 이상)를 요구한다. 인산형 연료전지 내의 전극은 탄소 지지체의 표면적 위에 촉매로써 백금이나 백금 혼합물을 포함한다.인산형 연료전지 < 그림5 >인산형 연료전지의 운전 온도는 약 200℃ 이다. 이것은 인산 전해질의 안정도를 위하여 허용하는 최대값이다. 이 기술로 현재까지 순수한 발전 효율은 40%~50% 정도이다. 이 수준 보다 높은 효율을 갖기 위해서는 전지와 스택구성품의 지속적인 개발에 의한 종합시스템 제어에 의존하여야 한다. 일례로 인산형 연료전지의 반응이 발열 반응이므로 연료전지가 반응온도인 200℃로 유지함이 최적의 운전 조건이 된다. 따라서 연료전지 반응시 반응열을 냉각시켜야 한며 이때 생성되는 반응열을 이용하면 효율을 70%이상 높일 수 있다.)인산은 저온 연료전지를 위한 전해질로써 필요한 수명을 가진 그런 유일한 물질로 알려져 있다. 인산형 연료 전지 응용은 휴대용, 자동차용 및 고정용 전원을 포함한다.2.4 연료전지의 난점연료전지는 산소와 수소를 이용해 전기를 생산한다. 연료전지를 위한 산소는 공기중으로부터 공급이 됩니다. PEM(양자교환막) 연료전지에서도 음극(cathod)을 통해 보통의 공기를 공급받는다. 그러나 수소는 그리 쉽게 구할 수는 없다. 수소는 몇 가지 제약적인 성질을 가지고 있는데, 이로 인해 대부분의 응용 장치에서 수소를 사용하는 것은 매우 어렵다. 일반 가정집에 수소 공급관이 연결되어 있는 것을 본적은 아마 없을 것이다. 또한 수소를 충전받을 수 있는 주유소를 본 적도 없을 것입니다. 수소는 저장하고 분배하는 것이 어렵다. 따라서 만약 연료전지가 좀 더 쉽게 구할 수 있는 연료를 사용한다면 훨씬 더 편리해질지도 모FMS다.만약 연료전지가 순수한 수소를 사용한다면 최대 80%의 효율을 기대할 수 있다. 즉, 수소로부터 발생되는 에너지의 80%를 전기 에너지로 변환할 수 있음을 의미한다. 그러나 앞서말 했듯이, 수소는 자동차에 저장하기가 매우 까다롭다. 만약 개질기(reformer)를 사용하여 메탄올을 수소로 변환한다면 전반적인 효율은 30~40% 정도로 떨어지게 된다. 변환된 전기적인 에너지는 또 다시 기계적인 에너지로 변환이 되어야 하는데, 이것은 전기 모터와 인버터에 의해서 수행됩니다. 모터/인버터의 효율은 약 80% 정도이다. 따라서 메탄올을 전기로 변환할 때 효율이 30~40% 정도이고, 전기를 기계적인 힘으로 변환할 때의 효율이 80% 정도이므로, 전체적인 효율은 약 24~32% 정도가 된다.)2.5 인산형 연료전지 국내외 기술개발 현황)구분인산형용융탄산염형고체산화물형고분자 전해질형용도건물, 병원대형건물, 발전소대형건물, 발전소자동차, 이동용, 가정용용량100kW∼MW 이하MW이상MW이상100W∼100kW 이하건설단가연재(목표)5,000$/kW(1,500$)4,000$/kW(1,200$)5,000$/kW(1,500$)4,000$/kW(1,500$)기술개발미국200kW급 제품판매280kW급 스택개발 2MW급 플랜트 실증25kW급 스택개발 250kW급 실증7.5kW급 가정용으로 실증한국50kW급 시스템개발중100kW급시스템개발중100W급 실패5kW급 시스템개발중실용화시기미국19992005-2004한국20062008-2006추진계획-2006년까지 250kW급 시스템 개발-2006년이후 3kW급 국산화 하여 보급2.5.1 미국현재 전력 에너지 분야의 세계적인 추세는 미국을 중심으로 볼 때 다음과 같은 3가지의 큰 흐름이 나타나고 있다. 첫째, 지금까지 전 세계적인 전력 사엄의 동향을 보면 대용량의 발전 설비 구축을 통한 전력 공급만이 전력 단가 및 비용을 절감할 수 있다는 측면에서 투자와 개발이 되어왔고, 그 결과로 전력 공급 사업은 대형 전력회사를 중심으로만 에 따라 미국을 비롯한 산업 선진국의 전력 시장은 누구나 적절한 수단을 동원할 수 있으면 수요자와 공급자가 될 수 있는 기회가 도래하였다. 그러나, 아직 시기상조라고 판단할 수 있는 문제점으로서는, 첫째, 현재 전력 에너지 기술 여건 상 소규모의 발전은 경제성에서 대규모의 발전에 대비하여 비용이 상승되는 문제가 있다. 둘째로는 정부 차원의 법규 완화가 아직은 충분치 않다는 문제가 있다.공해 문제로 인해 발전 설비의 신규 투자가 엄격히 금지되어있는 대도시 지역인 LA 또는 NEW YORK 시내 중심부에 별도의 전원 공급 설비로서 연료전지를 사용하고 있는 경우도 있다. 이는 연료전지 발전 방식이 갖는 장점인 초저공해 발전 방식을 이용한 것이다.2.5.2 일본일본의 PAFC 개발 및 활용 현황을 주요 개발사를 중심으로 살펴보면 다음과 같다.1999년 3월을 기준으로 200kW급 PC25C 제품을 100여대 이상 출하하였다. 이중 일본에 40여대가 운전 중에 있으며, PAFC 신뢰도 측면에서는 일본 및 미국에서는 6대가 40000시간 운전이라는 초기 목표치를 달성한 바 있다. 도시바 의 주 전략은 PAFC 발전 설비의 응용 형태의 다변화를 위해 각종 적용 사례를 개발하여 실용화 추진하는 것이다.도시바가 추진하는 PAFC 상용화 방안은 PAFC 플랜트의 활용 목적을 일본 국내의 실정에 맞게 다변화시키는 방법이다. 즉 연료전지 도입초기에는 효율이 낮았으나, 현재로는 실용화에 요구되는 경제성의 실현을 위하여 관련 기술을 개발한 결과 최근에는 PAFC 플랜트의 열 이용 효율이 증가되는 추세이다. 이외에도, 사용연료의 다양화를 위하여 기존 방식인 LNG 연료 사용 외에도 맥주 공장의 제조 공정에서 발생하는 폐수를 발효시킨 가스인 Bio-Gas, LNG, 메타놀 등을 이용하는 방법을 개발하고 있다. 이들 연료들은 기존의 천연가스와는 달리 별도의 처리 기술이 필요하다. 예를 들어, Bio-Gas의 경우에는 연료 가스 내에 포함된 미량의 황화물, 염기류, 암모니아 등을 제거하는 전

공학/기술| 2007.10.15| 13페이지| 2,000원| 조회(585)

에너지, 연료전지, 연료, 발전, 인산

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학습지도안-과학

학과: xxx학번:xxx이름: xxx교수-학습지도안 작성1.교재 및 단원명교재: 과학 교과서단원명: 대단원: 에너지소단원:힘과 에너지(속력과 가속도)2.단원의 개관: 우리가 생활하는 원천은 에너지이다. 에너지가 어떠한 형태로 쓰리고 있으며 막연하게 알고 있는 에너지라는 개념을 명확하게 알아본다. 그중에 속력과 에너지는 밀접한 관계가 있으므로 속력과 가속도에 대해서 알아본다.3.소단원의 목표:-속력에 관해서 알아본다.-가속도에 관해서 알아본다.-속도 변화에 대해서 알아본다.4.지도상 유의점-과목이 딱딱하고 지루하고 이해하기 어려운 내용이므로 교사는 학생에게 설명하는 내용을 잘 이해하고 있는지 반복적으로 질문할 필요성이 있다.-문제를 풀기 위한 공식을 제시할 때는 무조건 외우라고 시키는 것 보다는 공식이 어떻게 유도되고 있으며 그 공식이 의미하는 것이 무엇인지 구체적으로 설명하며 최종적으로 간단한 예시를 들어본다.본시 교수-학습지도안 작성단원명일과 에너지대상분당 대진고등학교 1학년차시1/3지도일시2007년도3월20일7교시수업목표-속도에 대해서 알아본다.-가속도에 대해서 알아본다.-속도 변화에 대해서 알아본다.지도단계학습내용교수-학습활동시간지도상 유의점교사학생도입수업준비-인사를 한다.- 일상적인 이야기로 분위기를 전환한다.“안녕하세요”“오늘 날씨 참 구름도 끼고 비도오고 태풍도 부는 것이 참 좋네요…….”-“안녕하세요”가벼운 농담으로 딱딱한 분위기를 부드럽게 해준다.2분동기유발속력에 대해질문을 한다.학생한명을 지적한다.질문)속력이란 무엇일까요?여러 가지 답변이 나온다.전개내용정리속도와 가속도와 등가속도에 대해 설명한다.-속도=거리/시간-등가속도란 속력이 일정한 운동이다-가속도란 속력이 변하는 운동이다.-등가속도 운동이란 속력이 일정하게 변하는 운동이다.열심히 선생님 설명을 듣는다.7분중간에 집중력이 흐트러진 할생이 나올 수 있으므로 바로바로 지적하여 집중할 수 있도록 한다.그리고 예를 들어 그래프로 설명해준다지도단계학습내용교수-학습활동시간지도상 유의점교사학생정리및 평가문제를 내주고 풀이를 해주는 과정에서 속도변화와 힘과 질량에 대해서 설명해준다.-를 보여준다.-속도변화=에 대해 설명해준다.-진공상태에서 야구공과 깃털이 동시에 떨어지는 이유에 대해서 설명한다.문제를 풀어보고 선생님의 설명을 듣는다.6분

교육학| 2007.06.20| 3페이지| 1,000원| 조회(480)

과학, 교수, 학습지도안, 역학적 에너지

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[교육학]부담임으로서 위치와 역활

부담임으로서 나의 위치와 역할에서 느끼고 있는 상념이름: xxx학번: xxx학과: xxx실습생활동안 나는 먼저 바람직한 교사상에 대해서 생각해 보았다.교육실습동안 수업방법과 수업분위기를 익히고 문서작성요령들 실무적 능력을 갖추는 것도 중요하지만 내가 생각하기에 이것들보다는 학생을 지도하는 방법을 몸소 느껴보는 것이 중요하다고 생각한다. 학교는 인간을 교육하는 장소이고 인간에게 있어 가장 중요한 것은 학생들에게 인간됨을 형성 시켜 주는 것이라고 생각한다.먼저 아이들과 친해지는 데 많은 시간을 보냈으면 한다. 나 또한 개인적으로 많은 준비를 못했고 개인적인 성격을 폐쇄성 때문에 아이들의 따뜻한 내면 대신 장난스런 아이들의 외면에 치우쳐 아이들과 공감할 수 있는 기회를 늦게 가질 수 있었기에 그만큼 내게는 손해된 시간이었다.아이들과 함께 생활하고 아이들의 입장에서 생각할 줄 아는 지극히 타인을 존중할 줄 아는 마음을 가지고 아이들을 바라보면 그들의 진실 된 마음을 읽을 수 있을 것이다. 그리고 다음 사항은 실습을 가서 주의했으면 좋겠다.첫째, 결코 아이들에게 끌려 다니는 일이 있어서는 안 된다고 생각한다. 교사는 한 반을 이끄는 선장의 역할을 충실히 수행하는 것이 매우 중요하고, 선장은 선원들의 의견을 경청하고 그들의 어려움을 그들의 눈에 맞추어 생각하는 것이 중요하지만 결국 결정은 선장의 몫이기에 아이들에게 끌려가서는 안 된다고 생각한다.둘째, 기본적인 문서작성요령과 컴퓨터에 대한 상식은 어느 정도 갖추고 실습에 임하는 것이 필요하다고 생각한다. 교생실습기간에 교양교육도 있지만 대부분이 실무와 관련된 과정으로 구성되어 있고 기본적인 지식이 없이는 이를 수행하기란 만만치 않은 일이기 때문이다.셋째, 교과 지도교사와 친분관계를 유지하는 방법을 배웠으며 좋겠다. 학교는 하나의 관료적인 조직이고 담임교과 선생님은 교사 선배인 동시에 자기보다 한 단계 경험이 많은 상사라 생각을 가지는 게 좋겠다. 학교 선생님들을 직장 상사라 생각하고 그들에게 기본적인 예의를 지키는 동시에 그들과 돈독한 인간관계를 형성하면 그들의 축적된 경험을 많이 얻을 수 잇는 기회도 그만큼 커지는 것이다.넷째, 철저한 시간 준수와 직장이라는 사명감을 가지고 교생실습 학교에서 생활하는 것이 매우 중요하다. 교생실습은 교사로서의 자질을 실험하는 무대인 동시에 직장인으로서의 생활을 배워가는 소중한 경험의 시간들이다. 대부분의 교생들이 출근시간에 정확하게 출근하지만 그 시간을 5분 정도만 서두른다면 여유로운 하루를 보낼 수 있을 것이다.다섯째, 아이들의 기존의 생활의 틀을 깨려고 하지 말았으면 좋겠다. 내가 조대부중에서 교생실습을 하면서 대부분의 교생들을 지켜보면서 발견한 공통적인 생각들은 과도한 관심을 들 수 있다. 물론 관심을 갖는 것은 당연한 일이지만 기존에 아이들의 틀을 교생의 생각의 틀로 꽤 맞추려는 생각은 버려야 한다. 교생들의 관심은 무조건적인 사랑이든 채찍이든 아이들에게는 아이들만의 기존에 방식이 있고 그들을 존중해주는 것이 무엇보다 중요한 요인이기 때문이다.

교육학| 2007.06.20| 2페이지| 1,000원| 조회(327)

교생실습, 교육실습, 후기, 저널, 수업분위기

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향장품 공학 -분산 이론

향장품 공학-분산 이론-이름: xxx학번: xxxx교수명: xxx과목: 향장품 공학분산 현상도 유화 및 가용화와 함께 화장품 연구 또는 제조에서 계면활성제의 3대 작용의 하나로서 중요한 것이지만 화장품이라는 상품적인 가치면 에서도 중요한 문제이다. 일반적으로 분산계라는 것은 기체, 액체, 고체 등의 하나의 상에 다른 상이 미세한 상태로 분산되어 있는 것을 말하지만 화장품의 경우에는 거의 모든 제품이 일종의 분산계의 상채라고 생각할 수가 있다. 크림이나 로션 같은 액체-액체 분산계는 유화에서 설명하였고 여기에서는 고체 - 액체 분산계에 대해 설명하고자 한다.고체 - 액체 분산계고서는 립스틱을 비롯하여 아이쉐도우, 네일에나멜, 아이라이너 등과 같은 메이크업 화장품은 거의가 여기에 속하며, 특수한 제품으로는 크림파운데이션과 같이 고체-액체-액체 분산계도 존재한다. 이들은 모두 피부 또는 손촘에 색채를 하고 미화하는 것을 목적으로 하여 사용되는 것이며, 이를 위해 고체상태의 안료가 이용되고 있다.1) 화장품과 안료의 분산메이크업 화장품에서는 색채를 줄 목적으로 유기안료 및 무기안료가 여러 종류가 사용되고있다. 이들의 안료는 각각의 목적에 따라 여러 가지의 분산매중에 볼밀, 콜로이드밀, 롤 밀 또는 프로펠러식 교반기 등의 기계적인 힘에 의해 혼합, 분쇄 분산 등이 이루어진다. 이 경우 이들의 안료를 각각 분산매중에 쉽게 또는 균일한 상태로 분산시킬 수 있는 가의 여부는 제조상의 문제만이 아니고, 상품가치상에서도 중요한 문제로 되어 있다.또 비록 제조직후에 있어서는 안료가 균일하게 분산되어 있어도 장기간에 걸친 경시변화가 일어나 침전이 일어나기도 하고, 응집을 일으켜 얼룩이 생겨 상품가치를 손상시키는 경우도 자주 있다. 안료의 분산상태는 메이크업 화장품의 상품적 가치에 많은 영향을 준다.2) 안료분산의 요인(1) 분산질①분산질의 종류화장품에 이용되는 안료는 그 사용목적에 따라 다음과 같이 크게 나눌 수 있다.-체질안료: 탈크, 카올린, 이산화티탄, 산화아연, 탄산칼슘, 있다. 입자의 형상은 분산매에 대해 적시는 현상과 깊은 관계를 가지고 있으며 예를 들면, 카본블랙 같이 표면에 작은 구멍을 갖는 안료는 분산매 입자의 전표면에 적시는 것이 곤란하여 분산이 어렵다.③ 안료입자의 입도메이크업 화장품과 같이 피복력, 퍼짐성, 부착성, 색채효과 및 사용시에 있어서의 감촉등이 문제가 되는 제품의 경우에는 분산된 안료입자가 가급적 미세한 것이 바람직하다. 또, 입자의 크기는 분산계의 안정성에도 영향을 주기 때문에 상품의 경시변화에 주는 영향도 크다.④ 안료입자의 표면의 성질일반적으로 미분체인 입자의 성질은 그 안료 특유의 성질을 갖고 있어 분산계를 취급하는 경우에 미리 사용하는 안료의 각각의 성질을 충분히 검토하여 파악해 둘 필요가 있다.화장품용 안료에는 앞에 설명한 것 같이 무기 및 유기계 안료가 있고, 각각의 종류 또는 입자의 형상등에 따라 물에 젖기 쉬운 것과 반대로 오일에 젖기 쉬운 것이 잘 알려져 있다.일반적으로 무기안료는 물에 젖기 어려운 성질을 가지고 있다.분산매에 젖기 어려운 분체는 그 분산매의 표면으로 떠오르기 때문에 그 분산매가 분체중에 습윤되기 어려워 분산시키는 것이 상당히 어렵다. 따라서 사용하는 분체가 어떤 분산매에 젖기 쉬운가의 여부를 미리 알아두는 것은 안료의 분산 기술상 중요한 것이다.(2) 분산매① 분산매의 표면장력분산계에 있어서 안료입자의 분산성이 분사매의 성질에 따라 영향을 받는 것은 앞에서 설명하였다. 안료입자와 분산매간에 적심에 대한 문제는 일반적으로 말하는 고체-액체의 경우와 같이 이때의 자유에너지 변화를 적실 때의 장력이라고 한다.분산매와 고체와 만나는 접촉각이 일정하게 되면 표면장력이 크면 클수록 좋다고 할 수 있다. 즉 안료 입자 표면이 분산매로 흡착하면 에ㅈ너지차원에서 안정화되어 안료의 입자는 응집되기 어렵게 된다. 그러나 분산이지만, 실제무제는 화장품에서 분산매의 조성이 상당히 복잡하고 게다가 분산매 중에서도 미량의 불순물이 함유되어 있어 이들의 성분중 어떠한 것이 안료입자의 표면에 흡착되. 왜냐하면 분산, 응집에 영향을 미치는 것은 고체-액체 계면에 존재하는 수분만이 그 열쇠를 쥐고 있으며, 또 이와 같은 경우에는 분산제로서 물의 가용화능을 갖는 계면활성제를 이용하면 분산에 큰 역할을 수행한다고 한다. 또 분산매에 따라서는 제조된 직후와 어느 정도 기간 진난 후와는 안료의 분산상태가 다른 경우가 있다. 이것은 그 지난기간 중에 수분이 흡착되기도 하고, 시낙ㄴ 경과에 따라 분산매 자체가 저장의 환경에 따라 변화하는 경우도 있기 때문이다.(3) 분산도의 평가분산도의 평가라는 것도 화장품의 경우에는 물이 있는 경우와 비수계의 경우 또는 분산매에 대해 분산질의 많은 경우와 적은 경우 등 제품의 종류, 제형 등에 따라 여러 가지의 경우가 있어 그 평가방법도 제품에 따라 선택되야만 된다. 일반적으로 넓게 이용되고 있는 분산도 평가의 방법은 다음과 같다.① 현미경법광학현미경이 일반적으로 넓게 이용되고 있지만 기타 한외현미경, 전자현미경 등을 이용하여 안료의 응집, 분산의 상태 등을 직접 관찰하는 방법으로 분산계에서 안료의 분산성이 좋지않으면 응집입자가 나타나며 양호한 상태의 경우에는 안료입자가 각각 분리되어 있다. 이와 같은 방법은 일반적으로 립스틱, 아이쉐도우 또는 유성파운데이션과 같이 분산매가 유지류이며, 그것도 페이스트상태 또는 스틱상태의 것이 적합하다.② 직접관찰법눈금이 달린 시험관에 분산계를 넣고 안료의 분산상태, 침강상태, 침강속도 등을 시간이 경과하면서 관찰하는 방법으로 비교적 단순하면서도 실용적인 방법이다. 비교적 단순하면서도 실용적인 방법이다. 분산계중의 안료입자가 양호한 분산상태를 나타내면 전체으 계가 균일하게 혼탁한 채로 거칠은 입자부터 순차적으로 가라앉기 시작하여 분산층의 경계면은 명확하지 않다. 이와 같은 침강상태를 자유침강 또는 분산침강이라고 한다. 이에 반하여 분산계에서 안료입자가 양호한 분산상태를 나타내지 않으면 각각으 입자가 응집하고 있으며 침강이 시작되면 분산층은 상층액과 명료한 경계선을 만든다. 이와 같은 침강상태를 응집.4) 분산제의 선택분산제라 해도 우리가 화장품에 응용하고 있는 것은 그 범위가 대단히 넓다.① 분체의 표면에 흡착함에 따라 분체 그 자체의 표면 성질을 변화시켜 분산계를 안정화시킨다. 여기에는 주로 계면활성제가 이용되고 있다.② 분체표면에 흡착함에 따라 입자에 전하를 주고, 그 반발작용에 의해 2차 또는 그 이상의 고차입자를 1차입자로 만들어 침강속도를 늦춘다. 여기에 일반적으로 수용성인 산염류나 규산염류 등이 이용되고 있다.③ 분산계에서 분산매의 점도를 높힘에 따라 안료입자의 침강속도를 늦춘다.④ 분산입자에 흡착함에 따라 표면에 용매화층을 형성시키고 분산계를 안정화시킨다.(1) 분산제로서의 계면활성제화장품에서 분산제로 이용되고 있는 계면활성제는 종류도 많고 사용목적, 분체종류, 분산매의 성질, 제품형태등에 따라 여러 가지로 나눌 수 있다.① 친수성 안료를 이용한 경우화장품에서 일반적으로 넗게 이용하고 있는 친수성 안료는 이산화티탄, 카올린 등과 같은 체질안료와 착색안료가 있지만 이들은 모두 무기안료이다. 이들을 그대로 유성 분산매중에 첨가하면 분산매에 적시기가 어렵고, 제조상 문제를 일으키기 쉽다. 비록 강제적으로 기계력을 이용되는 계면활성제로서는 알킬아민, 지방산 및 알킬 황산 에스테르의 금속염, 솔비탄 등이 일반적으로 이용된다.② 친유성 안료를 이용하는 경우화장품에서 이용하고 있는 친유성 안료는 유기안료이지만 이들은 레이크, 토너가 있다. 이들은 일반적으로 립스틱을 비롯해 아이쉐도우, 네일에나멜 등과 같은 비수계 분산매에 이용하는 경우가 많다. 그러나 비수계 분산매라 해도 레이크와 토너는 분산상태가 다르고, 또 안료화 하는 경우 금속염에 의해서도 습윤성에 차가 있어서 제품의 광택을 저하시키기도 하고 경시변화에 따라 상품가치를 저하시키는 것이 자주 있다. 또 특수한 예로서 아이라이너, 마스카라 등과 같이 수계 분산매 중에서 이용하는 경우도 있다.이와 같이 친유서으이 안료입자를 보다 활성화시키고 또 친수성화함에 따라 습윤성 또는 분산상을 향상시키는데 이용되한다.5) 분산제품의 특징향장품에서 분산이라는 현상은 유화 및 가용화와 함께 향장품 연구 또는 제조에서 계면활성제으 3대작용으 하나로 매우 중요하다.양장품 분야에서 고체-액체분산계로서는 깁스틱이나 유성백분을 비롯하여 아이쉐도, 내일 애나멜, 아이라이너 등과 같은 메이크업 화장품은 거의가 여기에 속하며, 특수한 것으로는 메이크업 크림같이 고체-액체-액체분산계도 존재한다. 이들은 모두 피부 또는 손톱에 색채를 하고 미화하는 것을 qahr적으로 하여 사용되는 것이며 그러기 위해서 고체로서는 안료가 이용되고 있다. 이들 분산계에 대해서는 화장품이라는 상품적인 특수성 때문에 다음과 같은 여러 가지의 기능이 각각 요구되고 있다.- 목적으로 하는 색채각 항상 일정하게 얻어지는 것- 우수한 피복력을 갖고 동시에 피부에서 양호한 퍼짐성을 나타낼 것- 양호한 부착성을 갖고 땀이나 비, 기타 영향에 의해 화장이 지워지지 않을 것- 피부에 대해 사용감이 부드럽고 이물감을 주지 않을 것- 분산상태의 안정성이 양호하며, 경시 변화가 적고, 상품적 기능이 저하되지 않을 것- 자외선 차단능력이 우수할 것또한 색조 향장품에서는 색채를 주목적으로 하여 유기안료 밎 무기안료가 여러 종류에 걸쳐서 그것도 다량으로 이용되고 있다. 이들의 안료는 각각의 목적에 따라 여러 가지의 분산매 중에서 프로펠러식 교반기의 기계적인 힘에 의해 혼합, 분쇄, 분산, 색조합 등이 이루어지고 있다. 이 경우 이들의 안료를 각각 분산매 중에 쉬게 또는 균일한 상태로 분산시킬 수 있는가의 여부는 제조상의 문제만이 아니고, 상품가치상에서도 중요한 문제로 되어있다.6) 분산방법대부분의 색조향장품의 형태를 보면 고체-액체 분산으로 일반유화와 다르다. 수계분산의 경우는 고체가 존재할 뿐이지 분산방법은 유화작용을 이용한 유화분산법으로 실험적인 방법과 제법적인 방법은 유화법과 비슷하다.비수계의 경우는 분산질이 안료이며 분산매가 유지, 왁스, 유기용제로 유화방법이 아닌 분산방법으로 건식제조 프로세스법으로 립스틱, 아이쉐도우, 볼터치많다.

공학/기술| 2007.06.20| 8페이지| 1,000원| 조회(1,000)

화장품, 이론, 향장품, 분산이론

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