마이크로 공정공학
Micro process engineering |
마이크로 공정 공학은 작은 볼루미나 내부의 화학적 또는 물리적 공정(단위 운영)을 수행하는 과학으로, 일반적으로 지름이 1 mm(마이크로 채널) 미만인 채널 내부 또는 밀리미터 이하의 치수를 가진 기타 구조물이다.이러한 공정은 보통 일괄 생산과 달리 연속 흐름 모드로 수행되며, 마이크로 공정 엔지니어링을 화학 생산의 도구로 만들 수 있을 만큼 높은 처리량을 허용한다.따라서 미세 공정 공학은 매우 적은 양의 물질을 다루는 미세 화학과 혼동해서는 안 된다.null
미세구조화된 원자로나 "마이크로액터"에서 수행되는 화학반응을 다루는 마이크로 공정공학의 하위분야는 마이크로액션 기술로도 알려져 있다.null
미세구조화된 원자로나 마이크로 리액터의 독특한 장점은 표면 면적 대 부피 비율이 커 열 전달이 강화되고, 질량 전달이 강화된다는 점이다.예를 들어 확산 공정의 길이 척도는 마이크로 채널 또는 심지어 더 짧은 시간에 비할 수 있으며, 반응 물질의 효율적인 혼합을 매우 짧은 시간(일반적으로 밀리초) 동안 달성할 수 있다.좋은 열 전달 특성은 반응의 정확한 온도 제어를 가능하게 한다.예를 들어, 마이크로 구조화된 원자로가 반응 채널에서 유체적으로 분리된 두 번째 마이크로 채널("냉각 통로")을 포함하는 경우("반응 통로")을 통해 충분히 높은 열 용량을 가진 차가운 유체의 흐름이 유지되는 경우, 고열 반응은 거의 반대의 방법으로 수행될 수 있다.또한 의도적으로 비등온 행동을 달성하기 위해 마이크로 구조 원자로의 온도를 매우 빠르게 변화시킬 수도 있다.null
공정강화
개별 채널의 치수는 작지만, 마이크로 공정 엔지니어링 장치("마이크로 구조화 원자로")는 그러한 채널을 수천 개 포함할 수 있으며, 마이크로 구조화 원자로의 전체 크기는 미터 단위일 수 있다.마이크로 공정 공학의 목적은 주로 생산 공장의 소형화를 목표로 하는 것이 아니라, 화학 반응의 수율과 선택성을 높여 화학 생산 비용을 절감하는 것이다.이 목표는 더 큰 볼루미나에서 수행할 수 없는 화학 반응을 사용하거나, 안전 제약으로 인해 더 큰 볼루미나에서 접근할 수 없는 매개변수(온도, 압력, 농도)에서 화학 반응을 실행함으로써 달성할 수 있다.예를 들어, 수소 가스 2 부피 단위와 산소 가스 1 부피 단위의 스토오치메트릭 혼합물의 폭발은 지름이 충분히 작은 마이크로 채널에서 전파되지 않는다.이 특성은 마이크로 구조화된 원자로의 "내부 안전"이라고 불린다.좀 더 극단적인 매개변수에서 새로운 반응이나 가동 반응을 사용함으로써 수율과 선택성을 향상시키는 것을 "과정 강화"라고 한다.null
역사
역사적으로 마이크로 공정 공학은 1980년대 전후로 우라늄 동위원소 분리 노즐 제작을 위해 개발된 기계적 마이크로마키닝 방법이 칼스루에(핵) 연구소의 소형 열교환기 제조에 처음 적용되면서 시작되었다.null
