화공노트: 화학공학 살펴보기

1. 알아 두면 도움되는 내용

- 일반화학 中 화학반응 양적관계, 기체 상태방정식

2. 배우게 될 내용

양론에서는 반응 system에 대해서 물질 또는 에너지가 어떻게 들어가고 나올지에 대해 공부하게 됩니다. 학교마다 양론에서 다루는 내용이 상이하나, 서강대학교에서는 물질의 유출입에 대해서만 공부합니다. 에너지에 대한 부분은 화공열역학에서 다룹니다.

- CH 2와 CH 3에서는 CH 4를 공부할 때 필요한 단위, 온도, 압력 등과 같은 내용들을 다룹니다

- CH 4에서는 물질수지의 기초적인 개념에 대해 배웁니다. 물질수지는 반응기에 대해 물질들이 어떻게 유입되고 유출되는 지를 표현하는 것입니다. 이를 위해 사용되는 지배방정식(Generation Balance Equation)의 개념과 해당 system을 분석하기 위한 조건이 충분히 제시되었는지를 살펴보는 자유도 분석방법(DOF Analysis)를 배웁니다. 그리고 이를 바탕으로 반응이 없는 반응기와 반응이 진행되는 반응기에 대해 물질수지식을 어떻게 세울지를 각각 공부하게 될 것입니다.

- CH 5에서는 각각의 물질 흐름의 조성이 균일한 경우(e.g. 기체만/액체만)에 대한 물질수지식을 작성하는 방법에 대해 배웁니다. 액체의 상태를 표현하기 위해서 밀도의 개념을, 기체의 상태를 표현하기 위해서 실제 기체 상태방정식에 대해 공부하게 됩니다.

- 마지막으로 CH 6에서는 용액처럼 흐름 조성이 균일하지 않을 때 물질수지식을 어떻게 작성해야 하는지에 대해 배우게 됩니다.

3. 시험 출제 스타일

양론은 많은 개념을 요구하지는 않습니다. 중요한 개념들만 배우고 각 반응 system에 어떻게 적용해야 할지를 살펴보기 때문입니다. 그렇기에 시험문제들도 개념적인 부분 보다는 이를 어떻게 응용할 것인지에 대해 묻는 경우가 많습니다.

4. 어떻게 공부하면 도움이 될까?

1) 문제 상황을 잘 이해하고 표현하기

주어진 문제 상황에서 요구하는 것을 잘 고려해서 diagram으로 표현할 필요가 있습니다. 이 과정에서 모르는 것들이 있다면 우선 미지수를 두어야 나중에 까먹지 않습니다. 이때 미지수를 과하게 혹은 적게 두었는지를 확인하기 위해서 DOF Analysis를 진행하는 것이 유리할 것입니다.

2) 목적지 잃지 않기

물질수지와 관련된 문제는 크게 3가지 스타일로 분류되는 것을 확인할 수 있습니다.

- 원하는 결과를 얻기 위해 어떻게 물질을 넣어야 하는가? (유입 부분에 미지수)

- 내가 넣은 물질들은 어떠한 결과로 이어질까? (유출 부분에 미지수)

- 복합 (유입부분과 유출부분에 미지수, 가장 귀찮고 어려움)

어떻게 생각하면 당연한 분류라고 생각될 수도 있습니다. 하지만 많은 미지수들이 등장하는 양론문제를 잘 풀기 위해서는 자신이 하고 있는 계산이 무엇을 위한 것인지를 잊지 말아야 합니다.

3) 여담

약간의 아쉬움도 남는 부분이 있었기에, 여러분들은 밑에 기술해둔 내용도 같이 고려해서 공부를 하면 더 도움이 될 것입니다.

- 빠르고 정확하게 계산하는 연습

- 내 수준과 시험 문제의 난이도를 비교 후 풀 수 있는 것과 없는 것 분류