코딩하는 복학생

화공양론 시리즈[화공양론 9편] 기체 혼합물과 상태방정식: 이상기체, 분압, 그리고 Nm³의 비밀압력과 온도에 따라 고무줄처럼 변하는 기체의 부피를 통제하는 법시리즈 9편 / 12편 약 12분 읽기 화학공학 · 공정설계액체나 고체는 온도와 압력이 바뀌어도 부피(V)가 웬만해선 변하지 않습니다. 그래서 100 L의 물을 펌프로 쏘면 도착지에서도 거의 100 L입니다. 하지만 기체(Gas)는 다릅니다. 압축기를 거쳐 압력이 높아지면 부피가 쪼그라들고, 가열로를 거치면 부피가 펑펑 팽창합니다.화학 공장 배관의 절반 이상은 기체가 흐릅니다. 이 고무줄 같은 기체의 부피를 정확하게 측정하고 예측하지 못하면, 배관이 터지거나 압축기 모터가 타버립니다. 이 골칫덩어리 기체의 (압력, 온도, 부피, 몰수) 4가지 상태..

화공양론 시리즈[화공양론 8편] 반응계 물질수지: 반응진척도(ξ)와 원자 수지 완벽 공략생성(Gen)과 소모(Cons) 항의 부활. 헷갈리는 반응기 수지를 3가지 무기로 썰어보자.시리즈 8편 / 12편 약 12분 읽기 화학공학 · 반응공학7편에서 우리는 화학 반응이 없는 평화로운 상태(비반응계)에서 "유입 = 유출"이라는 꿀 같은 공식을 맛보았습니다. 하지만 화학 공장의 진짜 돈줄은 분자들을 부수고 조립하는 '반응기(Reactor)'에서 나옵니다.반응기 내부에서는 원료가 사라지고 새로운 제품이 펑펑 솟아납니다. 즉, 물질수지 일반식에서 생성(Generation)과 소모(Consumption) 항이 부활하게 됩니다. 이때 각 분자(Molecule)에 대해 수지를 세우면 식이 미친 듯이 복잡해지는데, 화공 ..

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화공양론 시리즈[화공양론 7편] 비반응계 물질수지: 혼합, 분리, 바이패스 공정 10초 컷 풀이법반응이 없어서 쉽다고 방심하다 '자유도(DOF)'의 함정에 빠지는 공대생을 위한 가이드시리즈 7편 / 12편 약 13분 읽기 화학공학 · 공정설계6편에서 물질수지의 절대 진리인 "축적 = 유입 − 유출 + 생성 − 소모"를 배웠습니다. 화학 반응이 없는(비반응계) 정상상태(Steady-state)의 공장이라면, 이 웅장한 식은 가장 앙증맞은 형태인 "유입(In) = 유출(Out)"로 진화합니다.하지만 식이 단순해졌다고 방심하면 안 됩니다. 화공기사 시험에서 가장 많은 시간을 잡아먹는 '연립방정식의 늪'이 바로 여기에 도사리고 있습니다. 파이프가 3갈래, 4갈래로 찢어지고 바이패스(Bypass)가 걸리는 순간 ..

화공양론 시리즈[화공양론 6편] 물질수지(Mass Balance) 일반식 완벽 이해: 화공 계산의 절대 법칙정상상태(Steady-state) 가정이 수식을 어떻게 박살내는지, 그리고 시스템 경계(Boundary) 설정의 중요성시리즈 6편 / 12편 약 11분 읽기 화학공학 · 공정설계1편부터 5편까지 우리는 물질의 양을 세고(mol), 조성을 파악하고(wt%, mol%), 반응의 성과를 측정(전환율, 수율)하는 도구들을 모아 왔습니다. 이 도구들을 장착했다면, 이제 화학공학의 가장 거대하고 위대한 원칙 하나를 세울 차례입니다.화학 공장은 수십 개의 펌프, 열교환기, 반응기, 증류탑이 거미줄처럼 얽혀 있는 복잡한 괴물입니다. 이 괴물을 통제하는 단 하나의 룰이 바로 "물질은 마법처럼 생겨나거나 사라지지 않..

화공양론 시리즈[화공양론 5편] 화학양론의 기본 계산: 전환율, 수율, 선택도 완벽 정리반응기 설계의 3대장! 돈이 되는 생성물을 과연 얼마나 뽑아냈는가?시리즈 5편 / 12편 약 13분 읽기 화학공학 · 공정설계4편에서 우리는 '한계반응물(Limiting Reactant)'을 기준으로 반응이 100% 진행되었을 때의 이론적인 최대 생성량을 계산했습니다. 하지만 현실의 화학 공장은 그렇게 호락호락하지 않습니다.반응물이 100% 완전히 소진되는 일은 거의 없으며(평형의 한계), 내가 원하지 않는 엉뚱한 부반응(Side reaction)이 일어나 아까운 원료를 갉아먹기도 합니다. 공정 엔지니어는 이 혼돈의 반응기 속에서 "반응이 얼마나 진행됐는지, 돈이 되는 제품이 얼마나 나왔는지"를 윗분들에게 숫자로 보고..

화공양론 시리즈[화공양론 4편] 화학반응식과 양론계수: 한계반응물(Limiting Reactant) 추적하기반응기를 지배하는 것은 가장 적게 들어간 녀석이다. 과잉 백분율의 치명적인 함정 피하기시리즈 4편 / 12편 약 10분 읽기 화학공학 · 반응공학앞선 2편과 3편에서 우리는 단위를 맞추고, 질량을 몰(mol)로 변환하는 '준비 운동'을 마쳤습니다. 이제 드디어 반응기(Reactor) 안으로 분자들을 집어넣을 차례입니다.화학 공장의 심장인 반응기에서는 분자들이 쪼개지고 합쳐져 새로운 물질을 만들어냅니다. 이때 분자들이 아무렇게나 부딪히는 것이 아니라, 자연이 정해놓은 아주 엄격한 '비율'에 따라 결합합니다. 이 비율을 적어놓은 레시피가 바로 화학반응식이며, 그 비율의 숫자가 양론계수(Stoichiom..

화공양론 시리즈[화공양론 3편] 질량분율(wt%)과 몰분율(mol%) 변환: 혼합물 평균 분자량 계산법반응기의 언어(mol)와 펌프의 언어(kg)를 완벽하게 통역하는 법시리즈 3편 / 12편 약 11분 읽기 화학공학 · 공정설계화학 공장 설계 회의에 들어가면 재미있는 현상을 볼 수 있습니다. 펌프나 배관을 설계하는 기계공학 엔지니어들은 항상 "시간당 몇 kg(질량)이 흐르는가?"를 묻습니다. 하지만 반응기를 설계하는 화공 엔지니어들은 "시간당 몇 kmol(몰)이 반응하는가?"를 놓고 싸웁니다.화학 반응은 질량 대 질량으로 일어나는 것이 아니라, '분자 개수(몰)' 대 '분자 개수(몰)'로 일어나기 때문입니다. 그래서 화공 엔지니어의 가장 중요한 덕목 중 하나는 질량의 세계와 몰의 세계를 자유자재로 넘나드..