[기술정보] Flow Chemistry 개요와 Application

관리자
2023-03-28
조회수 452

(주)플로켐 Newsletter│MAR 2023

Flow Chemistry 개요 및 Application 소개



안녕하세요, (주)플로켐 입니다. (주)플로켐은 매월 뉴스레터를 통해 다양한 이화학분야 기술과 장비, 그리고 실제 사례를 소개해드리고 있습니다. 이번달은 최근 수년간 화제가 되고있는 Flow Chemistry에 대한 개요와 다양한 Application, 그리고 시스템에 대해 소개해드리고자 합니다.



1 / Flow Chemistry에 대하여


전통적으로 많은 반응 방법들이 존재하지만, 가장 꾸준히 활용되었던 방법은 역시 배치반응(Batch Reaction)입니다. 가장 간단하면서도 여러 반응을 진행할 수 있기 때문이죠. 하지만 기술이 발전하고 보다 다양한 시료에 대한 반응 니즈가 생기면서, 배치 반응으로는 수행할 수 없는 반응들이 늘어납니다. 특히 발열, 폭발 위험이 있는 반응들이 그러합니다.


흐름반응, Flow Chemistry는 이러한 문제를 해결해주는 솔루션으로 각광받고 있습니다. Flow Chemistry의 장점은 높은 안전성 뿐만 아니라, 품질 관리의 개선, 탁월한 반응 결과물, 높은 효율, 그리고 장기적으로 봤을때 비용 측면에서 합리적인 관리가 가능하다는 점이 있습니다. 뿐만 아니라 최근 관심이 높아지고 있는 지속가능성(Sustainability) 측면에서도 Flow Chemistry는 혁신적입니다. Flow Reactor의 최대 장점은 열과 에너지 전달이 빠르다는 점입니다. 더불어 기존의 배치 반응기로는 수행이 어려웠던 반응도 위험성을 최소화하므로 안전하게 수행이 가능합니다.


💡높은 반응 수율

💡더 나은 선택성(Celectivity)

💡확장(Scale-up)의 용의성

💡반응 시간 및 물질에 대한 높은 효율성

💡다양한 물질 반응시 위험 최소화


Flow Reaction에서 투입된 시약은 T자형 Mixer에서 혼합되며(아래 이미지 참조), 이를 통해서 짧은 구간에서도 확산이 가능해지며, 빠른 혼합이 가능합니다. Laminar Flow는 재현성이 높다는 점이 장점입니다. 짧은 처리 시간과 높은 재현성, 그리고 스케일업의 용이함으로 Flow Chemistry는 연구는 광범위하게 적용 가능한 솔루션으로 각광받고 있습니다.


지난 수십년간 미국, 유럽, 일본에서는 Flow Chemistry에 대한 관심이 높아지고 있습니다. Flow Reaction Unit의 전체적인 판매량을 보면, 최근에는 이 붐이 중국에서도 일어난 것으로 보입니다. 매일 Flow Reaction을 기반으로 작성된 다양한 페이퍼와 논문들이 발표되고 있습니다. 국내에서도 Flow chemistry에 대한 관심은 지속적으로 높아지는 중입니다.



2 / Flow Chemistry, 더 자세하게 알아보겠습니다.


Flow Reactor의 구성을 간단하게 표현하면 아래와 같습니다. 

반응을 수행하되, 지속적으로 수행하는 것이 핵심입니다. 코일이나 Static Mixer, Fixed Bed Reactor 안으로 물질을 통과시켜 반응 결과물을 얻는 것이 기본으로, 이 과정에서 압이나 온도, 유속 등을 제어하여 원하는 반응 결과물을 얻을 수 있습니다. 이를 더 자세하게 도식화하면, 아래와 같습니다.


흔히 Flow Reactor는 스케일업이 쉽다고 이야기합니다. 배치반응기의 경우, 반응 용량을 늘리고자 하면 반응 Vessel 사이즈를 완전히 다른 것으로 교체해야 합니다. 이에 따라 부속품이나 가열판 등 다른 설비를 바꿔야할 때도 있죠. 하지만 Flow Reactor의 경우 시료가 지나가는 경로를 늘리거나 유속을 빠르게 조절하여 쉽게 반응 용량을 높일 수 있습니다. 그렇기에 Lab에서 주로 진행하는 소량 반응부터 Pilot, 산업용 장비 까지 효과적으로 확장이 가능하죠.  



위 이미지는 Flow Reactor와 Batch Reactor의 열 전도 차이를 비교한 표입니다. 보시는 바와 같이 Batch Reactor는 Reaction Vessel 안에 열 전달리 고르게 되지 않는다는 단점이 있습니다. 이때문에 반응 결과물의 질이 달라지죠. 하지만 Flow Reactor의 경우, 더 적은 양의 시료가 더 고르게 열에 노출되어 온도 조절이 용이하고 반응 품질이 좋아집니다. 이러한 부분때문에 반응 시간이 줄어들고 반응 결과물은 더 만족스러워지죠. 더 나아가 불필요한 시료 낭비를 줄여 비용이 절감되는 효과를 가져옵니다.  



3 / Applications


Flow chemistry를 적용할 수 있는 Application은 무궁무진합니다. 다수의 Flow Reactor 제조 회사에서 이와 같은 Application 정보를 제공하고 있는데요, 다양한 시료와 조건에서의 반응 사례를 통해 여러분께서 진행하고자 하시는 반응을 계획하여 진행하실 수 있습니다. Flow Chemistry를 적용하는 대표적인 Application은 위의 이미지에 나타난 SNAr (Nucleophilic aromatic substitution works extremely well under continuous flow- through conditions), Suzuki Coupling 등이 있습니다.

Flow Reactor 전문 기업인 (주)플로켐에 문의주시면 다양한 Application Note를 받아보실 수 있습니다.

Application Note 신청하기



4 / 다양한 Flow Reaction Unit


영국은 전통적으로 Flow chemistry에 대해 꾸준한 연구를 진행하고 있는 국가입니다. 그래서 영국에는 유수의 Flow Reactor 제조 회사들이 활발하게 영업하고 있습니다. (주)플로켐은 영국 Uniqsis사의 대한민국 공식 파트너사로, 간단한 랩용 Flow Reactor 부터 높은 처리량의 Pilot Flow Reactor까지 다양한 장비를 고객 여러분께 소개해드리고 있습니다.

Uniqsis사의 FlowSyn 시리즈는 Flow Chemistry에서 필요한 모든 종류의 실험과 연구를 진행할 수 있도록 지원합니다. 단일 반응, 자동화 반응, 연구실용 소형 장비부터 Pilot Scale의 대형 장비까지 다양한 옵션과 조합으로 구성하여 활용하실 수 있습니다. FlowSyn은 높은 반응 효율, 정교한 유속 및 온도, 압력 조절, 더 나아가 고객의 편의를 최우선으로 한 Uniqsis만의 소프트웨어로 더 편리하고 더 효과적인 연구를 지원합니다. 뿐만 아니라 Uniqsis는 전문적인 논문, 기술 자료를 주기적으로 고객 여러분께 지원하여 더 폭넓은 연구를 돕고 있습니다.


영국 Uniqsis사 Flow Reactor 자세히 보기



(주)플로켐은 Flow Reactor 전문 기업인 영국 Uniqsis사의 대한민국 공식 파트너사입니다. 다양한 종류의 Flow Reactor와 관련하여 궁금하신 부분이 있으시면 언제든지 (주)플로켐으로 문의주세요. 고객 여러분의 Applciation에 최적화된 시스템을 추천해드립니다.

온라인 문의 바로가기



(주)플로켐 │ 영국 Asynt & Uniqsis 대한민국 공식 파트너사

031-374-0950    info@flochem.co.kr     www.flochem.co.kr

경기도 화성시 동탄대로 646-4 메가비즈타워B동 1405호


0 0