화학공학
Chemical engineering
화학공학은 화학 공장의 운영과 설계 그리고 생산을 향상시키는 방법을 다루는 공학 분야입니다.화학 기술자들은 원료를 유용한 제품으로 변환하기 위해 경제적인 상업적 공정을 개발합니다.화학공학은 화학, 물리학, 수학, 생물학, 경제학의 원리를 사용하여 에너지와 물질을 효율적으로 사용, 생산, 설계, 운송, 변형합니다.화학공학자들의 업무는 실험실에서 나노기술과 나노물질의 활용에서부터 화학물질, 원료, 살아있는 세포, 미생물, 에너지를 유용한 형태와 제품으로 변환하는 대규모 산업 공정에 이르기까지 다양할 수 있습니다.화학 공학자들은 안전 및 유해성 평가, 공정 설계 및 분석, 모델링, 제어 공학, 화학 반응 공학, 원자력 공학, 생물 공학, 건설 사양 및 운영 지침을 포함한 플랜트 설계 및 운영의 많은 측면에 참여하고 있습니다.
화학 공학자들은 일반적으로 화학 공학 또는 공정 공학 학위를 가지고 있습니다.실무 엔지니어는 전문 자격증을 보유할 수 있으며 전문 기관의 공인된 회원이 될 수 있습니다.이러한 기관에는 화학 기술자 기관(IChemE) 또는 미국 화학 기술자 기관(AIChE)이 포함됩니다.화학공학 학위는 다양한 범위에서 다른 모든 공학 분야와 직접적으로 연결됩니다.
어원
1996년 기사는 James F를 인용합니다.황산의 생산과 관련하여 1839년 화학공학에 대한 언급을 한 도넬리.[1]그러나 같은 논문에서 영국 컨설턴트인 조지 E. 데이비스(George E. Davis)가 이 용어를 만든 것으로 인정받았습니다.[2]데이비스는 또한 화학 공학회를 설립하려고 했지만, 대신 데이비스를 첫 번째 비서로 하여 화학 공업회(1881)라는 이름이 붙여졌습니다.[3][4]미국 과학의 역사: 백과사전에 의하면 1890년경에 그 용어를 사용했다고 합니다.[5]화학 산업에서 기계 장비의 사용을 설명하는 "화학 공학"은 1850년 이후 영국에서 일반적인 어휘가 되었습니다.[6]1910년까지, "화학 공학자"라는 직업은 이미 영국과 미국에서 일반적으로 사용되었습니다.[7]
역사
새로운 개념과 혁신
1940년대 들어, 화학 원자로 개발에 있어서 단위 작업만으로는 불충분하다는 것이 명백해졌습니다.영국과 미국의 화학공학 과정에서 단위 작업이 우세한 반면, 운송 현상은 1960년대까지 더 큰 관심을 받기 시작했습니다.[8]프로세스 시스템 엔지니어링(PSE)과 같은 다른 새로운 개념과 함께 "제2의 패러다임"이 정의되었습니다.[9][10]PSE는 제어 시스템 및 공정 설계와 같은 합성 요소에 초점을 맞춘 반면, 트랜스포트 현상은 화학 공학에[11] 대한 해석적 접근을 제공했습니다.[12]제2차 세계 대전 전후의 화학 공학의 발전은 주로 석유 화학 산업에 의해 촉진되었지만,[13] 다른 분야의 발전도 이루어졌습니다.예를 들어, 1940년대 생화학 공학의 발전은 제약 산업에서 응용을 찾았고 페니실린과 스트렙토마이신을 포함한 다양한 항생제의 대량 생산을 가능하게 했습니다.[14]한편 1950년대 고분자 과학의 발전은 "플라스틱의 시대"를 위한 길을 열었습니다.[15]
안전 및 위험 개발
이 기간 대규모 화학제품 제조시설의 안전성과 환경영향에 대한 문제도 제기됐습니다.1962년 책 "침묵의 봄"은 강력한 살충제 DDT의 부정적인 결과에 대해 독자들에게 경고했습니다.[16]1974년 영국 플릭스버러 참사로 28명이 사망하고 화학 공장과 인근 마을 3곳이 피해를 입었습니다.[17]1984년 인도에서 일어난 보팔 참사는 거의 4천명의 사망자를 낳았습니다.[citation needed]이러한 사건들은 다른 사건들과 함께 산업 안전과 환경 보호에 더 중점을 두면서 무역의 명성에 영향을 미쳤습니다.[18]이에 대응하여 IChemE는 1982년 이후 인가된 모든 학위 과정에 안전이 포함되도록 요구했습니다.1970년대까지 프랑스, 독일, 미국[19] 등 다양한 국가에서 입법 및 모니터링 기관이 도입되었습니다. 시간이 흐르면서 화학 및 기타 공정 공장에 안전 원칙을 체계적으로 적용하는 것은 공정 안전이라고 알려진 특정 분야로 간주되기 시작했습니다.[20]
최근진행상황
컴퓨터 과학의 발전으로 공장을 설계하고 관리하는 응용 프로그램이 발견되었고, 이전에는 수동으로 수행해야 했던 계산과 도면을 단순화했습니다.인간 게놈 프로젝트의 완성은 화학 공학뿐만 아니라 유전 공학과 게놈학을 발전시키는 중대한 발전으로 여겨집니다.[21]화학공학 원리는 DNA 염기서열을 대량으로 생산하는 데 사용되었습니다.[22]
컨셉트
| 시리즈의 일부(on) |
| 화학공학 |
|---|
 |
| 펀더멘털 |
| 단위공정 |
| 양상 |
| 용어집 |
 카테고리 |
화학공학은 여러 가지 원리를 적용하는 것을 포함합니다.주요 개념들이 아래에 제시되어 있습니다.
플랜트 설계 및 시공
화학 공학 설계는 파일럿 플랜트, 신규 플랜트 또는 플랜트 수정을 위한 계획, 사양 및 경제적 분석을 작성하는 것에 관한 것입니다.설계 엔지니어는 종종 고객의 요구 사항을 충족시키는 공장을 만드는 컨설턴트 역할을 합니다.설계에 영향을 미치는 변수로는 재정, 정부 규제, 안전 기준 등이 있습니다.
이러한 제약 조건은 공장이 공정, 재료 및 장비를 선택하는 데에 영향을 미칩니다.[23]
플랜트 건설은 투자 규모에 [24]따라 프로젝트 엔지니어와 프로젝트 매니저에 의해 조정됩니다.화학 엔지니어는 추가적인 훈련과 직무 기술이 필요한 프로젝트 엔지니어의 업무를 전일제 또는 일부 시간으로 수행하거나 프로젝트 그룹의 컨설턴트 역할을 수행할 수 있습니다.미국에서 ABET가 공인한 바칼로레아 프로그램에서 화학공학 졸업생의 교육은 보통 프로젝트 공학 교육을 강조하지 않으며, 이는 전문 교육, 선택 교육 또는 대학원 프로그램에서 얻을 수 있습니다.프로젝트 엔지니어링 직업은 화학 공학자들을 위한 가장 큰 고용주들 중 일부입니다.[25]
공정설계 및 분석
단위 작업은 개별 화학 공학 과정에서 물리적인 단계입니다.단위 작업(결정화, 여과, 건조 및 증발과 같은)은 반응물 제조, 생성물의 정제 및 분리, 사용되지 않은 반응물 수령 및 원자로에서의 우발 에너지 전달에 사용됩니다.[26]한편, 단위 공정은 단위 작업의 화학적 등가물입니다.단위 공정은 단위 공정과 함께 공정 공정을 구성합니다.단위 공정(질화, 수소화, 산화 등)은 생화학, 열화학 및 기타 방법으로 물질을 변환하는 것을 포함합니다.이를 담당하는 화학공학자를 공정공학자라고 합니다.[27]
공정 설계에는 장비의 종류와 크기, 연결 방법, 시공 재료 등의 정의가 필요합니다.상세 정보는 새 또는 기존 화학 공장의 용량과 신뢰성을 제어하는 데 사용되는 프로세스 흐름도에 인쇄되는 경우가 많습니다.
3년 또는 4년제 대학 첫 학위에서 화학 공학자들을 위한 교육은 공정 설계의 원칙과 실천을 강조합니다.기존 화학 공장에서도 동일한 기술을 사용하여 효율성을 평가하고 개선을 위한 권장 사항을 제시합니다.
수송현상
운송 현상의 모델링 및 분석은 많은 산업 응용 분야에서 필수적입니다.수송 현상은 유체 역학, 열 전달 및 물질 전달을 포함하며, 각각 운동량 전달, 에너지 전달 및 화학종의 수송에 의해 주로 지배됩니다.모델은 종종 거시적, 미시적 및 분자 수준 현상에 대한 별도의 고려 사항을 포함합니다.따라서 전송 현상의 모델링은 응용 수학에 대한 이해를 필요로 합니다.[28]
응용프로그램 및 실습
화학 공학자들은 "물질과 에너지를 사용하는 경제적인 방법을 개발합니다.[30]화학공학자들은 화학과 공학을 이용하여 원료를 의약품, 석유화학제품, 플라스틱 석유화학제품과 같은 사용 가능한 제품으로 산업 환경에서 바꿉니다.그들은 폐기물 관리와 연구에도 참여하고 있습니다.[31][32]응용 및 연구 측면 모두 컴퓨터를 광범위하게 활용할 수 있습니다.[29]
화학 공학자들은 생산, 오염 관리, 자원 보존을 위한 더 나은 그리고 안전한 방법들을 만들기 위해 이론적인 화학 반응들을 증가시킴으로써 실험들을 설계하고 수행하는 임무를 맡고 있는 산업 혹은 대학 연구에 참여할 수 있습니다.프로젝트 엔지니어로서 플랜트 설계 및 시공에 참여할 수 있습니다.프로젝트 엔지니어로서 화학 엔지니어는 비용을 최소화하고 안전성과 수익성을 극대화하기 위해 최고의 생산 기술과 플랜트 기계를 선택하는 데 전문 지식을 사용합니다.플랜트 건설 후 화학공학 프로젝트 관리자는 장비 업그레이드, 문제 해결 및 일상적인 운영에 상근 또는 컨설팅 역할을 수행할 수 있습니다.[33]
참고 항목
관련주제
관련분야 및 개념
- 생화학공학
- 생물정보학
- 생물공학
- 바이오메디컬공학
- 생체분자공학
- 바이오공정공학
- 생명공학
- 생명공학
- 촉매
- 도자기
- 화학공정 모델링
- 화학반응기
- 화학기술자
- 화학무기
- 화학 정보학
- 전산 유체 역학
- 부식공학
- 원가추계
- 지진공학
- 전기화학
- 전기화학공학
- 환경공학
- 피셔 트로프쉬 합성
- 유체 동역학
- 식품공학
- 연료전지
- 가스화
- 열전달
- 산업용 촉매
- 공업화학
- 산업용 가스
- 물질 전달
- 재료과학
- 야금학
- 미세유체학
- 광물가공
- 분자공학
- 나노기술
- 자연환경
- 천연가스 가공
- 핵재처리
- 석유탐사
- 정유공장
- 제지공학
- 석유공학
- 제약공학
- 플라스틱공학
- 폴리머
- 공정관리
- 공정설계
- 공정개발
- 공정공학
- 공정소형화
- 공정안전성
- 반도체 소자 제작
- 분리공정 (참고: 혼합물 분리)
- 신가스 생산
- 섬유공학
- 열역학
- 수송현상
- 단위작업
- 수도기술
협회
참고문헌
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