Solution-Gas-Solid 다상 CFD와 실험 연계를 통한 TiO2 침전 공정 혼합·주입 최적화 연구

Enhancing TiO2 precipitation via solution-gas-solid multiphase CFD and experiments

연구 내용

삼상(TiOSO4 용액·가스·고체 seed) 혼합과 주입 위치를 다상 CFD로 최적화하고 실험으로 입도 분포를 검증하는 TiO2 침전 연구

TiO2 침전 공정에서 seed 입자의 분포가 입도 분포와 직결되므로, 혼합 유동과 주입 위치를 정밀하게 설계하는 접근이 필요합니다. 본 연구는 TIOSO4 용액의 용액상, 증기(가스상), 고체 seed의 고체상을 포함하는 solution-gas-solid 다상 CFD 시뮬레이션을 수행합니다. seed 입자의 궤적을 추적하여 침전 혼합 과정 내 최적 주입 위치를 도출하고, 실험 규모 및 실현장 조건에서 두 종류 seed inlet의 입도 분포를 TEM·SEM으로 비교합니다. 또한 시뮬레이터로 실제 공정 물리를 해석하여 공정 이해도를 높이고 후속 세정·표백의 품질 편차를 줄이는 방향으로 확장합니다.

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연구 흐름

초기에는 침전 공정에서 균일한 입자 분포를 확보하기 위해 다상 혼합 문제를 CFD로 모델링하는 데 집중하였습니다. 이후 seed 입자 궤적 분석을 통해 주입 위치의 설계 변수를 정량적으로 선정하고, 도출된 조건을 실험 및 현장 테스트로 검증하는 단계로 확장되었습니다. 최근에는 개발된 solver를 통해 공정 내 지배 물리 현상을 해석하고, 입도 균일성이 후속 세정·표백에서의 결함 생성에 미치는 영향을 연계하여 평가하는 연구를 수행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

TiO2 침전 반응기 내부 유동 설계
seed 주입 위치 최적화
삼상 혼합 조건의 공정 설계
입도 분포 예측 기반 공정 제어
현장 공정 조건 스케일업
세정·표백 수율 및 품질 향상
다상 CFD 기반 공정 진단
침전물 품질 편차 저감
분체 공정의 결함률 감소
공정 이해도 기반 설계 의사결정