좌 : 에너지자원순환실 임석현, 우 : 에너지자원순환실 Hung Hai Pham

우수논문- 상위 5% 저널 J. Petroleum Sci. & Engineering

1. 제목 - Hydrocracking and hydrotreating reaction kinetics of heavy oil in CSTR using a dispersed catalyst  (Hung Hai Pham 1저자)  

2. 제목 - Reaction characteristics and sediment formation of slurry phase hydrocracking with vacuum residue in a bench-scale bubble column reactor  (임석현 1저자)

해당내용-전통원유의 대안 원유인 비전통 원유 (중질유) 고부가화를 위한 연구

 이번 우수논문에 대하여 소개 부탁드립니다.

- 임석현 : 전통오일 매장량이 감소함에 따라서 비전통오일 생산을 위한 기술 중 하나인 슬러리상 수첨분해 공정에 대한 연구 논문입니다. 해당 논문을 통해 슬러리상 수첨분해 반응기 또는 공정 설계에 필요한 데이터와 안정적인 공정 운전에 대한 가이드라인을 제시하는 논문입니다.

- Hung Hai Pham : 그 출판물은 분산 촉매를 사용하여 CSTR에서 중유의 하이드로 크래킹 및 하이드로 처리 반응 역학에 대한 연구입니다. 연구결과는 공정 및 원자로 설계를 위한 슬러리 하이드로크래킹 반응 및 운동모델에 대한 이해입니다.

 연구를 시작한 계기나 배경은 어떻게 되나요?

- 임석현 : 학부 때 화학공학 전공을 했고, 전공을 살려서 에너지와 관련된 연구분야를 하고싶었습니다.  그 중에서도 정유 분야는 화학공학의 정통 분야로써 전공을 잘 활용할 수 있을 것 같았고, 국내에서 제대로 연구할 수 있는 곳이 제가 졸업한 한국에너지기술연구원 캠퍼스라고 생각했습니다.

- Hung Hai Pham : 슬러리상 하이드로크래킹 기술은 중유 업그레이드를 위한 유망한 기술이다. 슬러리 상 공정 개발 및 슬러리 상 기포 기둥 반응기 설계에 있어서 동역학적 연구는 필수적입니다. 그러나 중유의 하이드로크래킹(HCK) 및 하이드로처리(HDT) 반응에 대한 연구가 부족하기 때문에 공정 최적화 및 원자로 설계를 위한 데이터와 운동 모델을 제공하기 위해 HCK 및 HDT 반응 특성 및 운동 모델을 연구하였습니다. 

 두분이서 협업을 통하여 우수한 논문을 게제하였는데 어떤 부분이 서로에게 가장 도움이 되었나요?

- 임석현 : 비전통오일인 중질유분은 수만가지 화합물로 이루어져 내부에서 일어나는 반응 또는 다양한 물리적인 현상을 직접 관찰하는데 매우 어려움이 있습니다. 이런 부분에서 Hung Hai Pham은 반응기 내 물리적인 현상이나 반응 메커니즘 관련 시뮬레이션 연구를 깊게 수행했고 그런 과정에서 제가 결과를 해석하거나 현상을 이해하는데 도움이 많이 됬습니다.

- Hung Hai Pham : 연구실 구성원과의 협업은 많은 이점이 있습니다. 첫째, 아이디어를 개선하고 이해를 증진하기 위해 자주 토론하고 공유할 수 있도록 개방된다. 둘째, 서로 다른 지식배경을 가지고 있기 때문에 서로 다른 기술세트를 배우려는 의향이 있다(나는 수학모델에 대한 경력이 있고 내 연구실 동료 임석현씨는 실험기구에 대한 경력이 있다). 마지막으로, 어려움에 직면했을 때 항상 새로운 아이디어를 시험하도록 서로를 격려할 준비가 되어 있다. 

 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소가 있었나요?

- 임석현 : 저는 주로 공정실험을 수행했는데, 고온 고압 조건이면서 상온에서 고체로 존재할 정도로 점도가 높은 유분을 다뤘기 때문에 실험을 한번 하는데 많은 노동과 비용이 발생했습니다. 또한 데이터 1개를 얻기 위해 다른 분야 대비 많은 노력이 필요했기 때문에 성과를 내는 부분에 있어서 걱정이 있었습니다. 하지만 저희 팀 내에 기술직 선생님께서 실험적인 부분을 많이 도와 주셨고, 연구 관련해서 많은 박사님들의 도움을 받아서 이렇게 우수한 논문을 낼 수 있었습니다.

- Hung Hai Pham : 실험 데이터와 운동 모델을 얻기 위해서는 반응 속도론 조사에서 실험 설계, 운동 모델링 및 운동 추정이 필요하다. 저는 실험 설계를 위해 본질적인 운동 데이터를 생성할 수 있는 설정을 알아내야 했습니다. 배치식 반응기는 초기에 사용되었으나, 반응 전반에 걸쳐 압력 강하에 의한 질량 전달 효과 때문에 데이터를 산출하지 못했다. 고유 운동 데이터를 수집하기 위해 질량 전달과 제로 반응 시간의 영향을 제거하기 위해 연속 교반 탱크 반응기(CSTR)가 궁극적으로 채택되었다. 질량 전달 및 유체 역학과 같은 전달 과정에 영향을 받지 않는 고유 운동 매개 변수를 추출하기 위해 운동 모델링에서 고려해야 할 몇 가지 요소가 있습니다. 그러나, 원자로 모델은 처음에 적절하게 선택되지 않아 덜 신뢰할 수 있는 운동 매개변수로 이어졌다. 운동 모델은 또한 특정 경로를 변경함으로써 테스트를 필요로 했다. 그러나 경로 수가 너무 많은 운동 모델은 매개 변수 추정에 문제를 일으킬 것이다. 노남선박사와 고강석박사의 조언과 함께 연구실 동료들과의 토론으로 앞서 언급한 문제들을 해결할 수 있었고, 압력, 온도, 반응시간의 영향 하에서 반응체계를 정확하게 나타내는 운동학적 모델이 잘 개발되어 있었다.

 연구원 생활 or 활용책임자 박사님과의 생활 중 기억나는 에피소드가 있나요

- 임석현 : 공정을 장시간 운전하는 실험이 있었는데, 이 과정에서 많은 공정 트러블이 발생해서 고생했던 기억이 있습니다. 또한 장시간 운전이다 보니 저희 팀 모든 구성원이 참여해서 교대로 운전을 수행했고 이러한 과정에서 팀에 대한 소속감과 성공적인 연구를 위해 다같이 열정적으로 임하는 모습이 제일 인상깊었습니다.

- Hung Hai Pham : 내가 기억하는 것 중 하나는 멕시코에서 열린 회의 때였다. 다행히도, 저는 지도교수님으로부터 국제 회의에 갈 수 있는 기회를 얻었습니다. 전에 KIER를 방문한 적이 있는 멕시코 친구를 만난 적이 있다는 것이 더욱 놀라웠다. 나는 그때 친구와 함께 배우고 노는 것을 아주 즐겼어요.

 꼭 이루고 싶은 목표나 앞으로 하고 싶은일이 있다면 무엇인가요?

- 임석현 : 저는 앞으로 다양한 과제에서 화학공정 연구를 수행하여 역량과 전문성을 기르고 이러한 경험을 통해 국가에 도움되는 실용적인 공정을 개발하는 것이 목표입니다.

- Hung Hai Pham : 첫 번째 목표는 박사후 직책으로 KIER에서 지속적으로 연구를 하는 것이고, 두 번째 목표는 계속해서 전문성을 강화하고 연구 및 산업 분야에서 업무 네트워크를 확장하는 것입니다. 그리고 저의 최종 목표는 미래에 KIER와 협업을 하고 싶은 회사(베트남에 본부를 둔)를 설립하는 것입니다. 

 다른 학연생분들에게 하고싶은 말

- 임석현 : 일반적인 대학교의 대학원과 다르게 과제의 규모나 연구 인프라 등 확실히 차별성이 있는 대학원이라고 생각합니다. 이 차별성을 최대한 활용해서 좋은 결과를 이루셨으면 좋겠습니다!!

- Hung Hai Pham : 저는 다른 학생들과 "노력"과 "목적"이라는 두 단어에 대해 이야기하고 싶습니다. 목표를 이해하게 되면, 여러분은 어떻게 그곳에 갈지 생각하고 알게 될 것입니다. 그 후, 여러분의 노력은 여러분이 어떻게 무엇을 해야 하는지 알 때 목표를 달성하기 위해 여러분이 해야 할 일을 올바른 방법으로 할 수 있도록 돕는 여러분의 최고의 힘이 됩니다.