화학공학이란 물질을 처리하여 제조하고 그 상태나 에너지 또는 조성을 변화시키는 공정 및 장치와 관련있는 분야와 접목시켜 물리학의 이론과 실제 그리고 경제 및 인간관계의 원리를 응용하는 복합적인 종합학문이다. 특히 이러한 영역가운데 단위조작은 화학공업의 제조공정의 단위로서 생산공정에서 물질에 대한 물리적 조작 즉 중화학공업에 공통된 조작과 장치에 관한 일반원리를 학문적 체계로 조직화한 분야이다.

본서는 화학공학을 종합적으로 다루기에는 각 장의 지면이나 수준 때문에 어느 영역에 관해서는 학생들이 이해하기에 수준이 높은 부분은 생략하여 전반적으로 기본적인 수준을 유지하는데 노력하였다. 더욱이 이 책의 취급범위는 반드시 일정한 제한을 받게 된다는 관점에 입각하여 화학공학 영역 중 가장 핵심이 되는 단위조작 분야만을 취급하였고 또한 일 개년 정도로 다룰 수 있도록 쓰여졌으며 사용된 용어는 한국화학공학회 화학공학술어집을 주로 참작하여 집필하였다.

저자가 의도하는 바는 화학공학과 관련되는 기초적 지식을 얻게 함으로써 화학공학의 기술지식에 대한 정당한 판단력과 산업현장에서의 활용도를 높이고자 하는데 있다. 그리고 이 책을 집필하는데 있어서 각종 도서를 참고하였지만 자료의 적절한 활용이 미흡하고 한정된 기간 내에서 보다 명확한 해석을 추구하기에는 매우 미흡하였다. 현재 시중에 나와있는 기존 서적의 내용에 비하여 중요한 많은 예제를「참고」와 더불어 각 장의 중간 중간에 수록하여 그 장의 내용을 쉽게 이해를 돕도록 하였다.
그러나 화학공학은 과거에 생각했던 것처럼 단순한 화학과 기계공학만의 조합이 아니며 또 단위조작만을 취급하는 좁은 연구분야도 아니다. 오늘날에는 반응공학도 얼마간 포함한 대단히 광범위한 기술적 지식의 학문체계를 내포하고 있기 때문에 독자는 산업현장에 직접 응용할 수 있는 분야가 바로 이 학문이라는 것을 곧 인식하게 될 것이다.

이 책을 펴냄에 있어서 몇 가지의 난점이 없지 않았으며 각 장의 번간은 적절하다고는 할 수 없고 다소 내용에 따라서는 중복성과 용어의 통일성 그리고 그림의 해석도 다소 결여되어 있다고 생각되나 무엇보다도 가장 두려워하는 바는 저자의 뜻하지 않은 과오가 스며들어가지나 않았을까 하는 점이다.
끝으로 저자는 이 책을 출간함에 있어서 항상 그랬듯이 본 저서가 대학교재용으로서의 학문적 가치가 인정되기를 기대하며 이론교육에서 벗어나 실무적 기술교육을 통한 기술경영으로의 자리 매김이 이루어져 공학도들에게 널리 이용되어 많은 도움이 되기를 바랄 뿐이다.

임굉

제1장 서 론

1. 화학공학의 개요
1.1 화학공학의 정의
1.2 화학공학의 단위조작
1.3 화학공학의 연구방법
2. 단위계와 차원
2.1 차원
2.2 절대단위와 중력단위
▪연습문제


제2장 유체의 흐름

1. 유체
1.1 유체 정역학
1.2 압력의 측정
1.3 점도
2. 유동의 기구
2.1 층류와 난류
2.2 평균유속
2.3 질량속도
2.4 연속의 식
2.5 레이놀즈 수
2.6 속도분포
3. 유동에서의 전 에너지수지
3.1 유체의 에너지와 일
3.2 전 에너지수지
4. 유동에서의 기계적 에너지수지
4.1 관속에서의 마찰손실
4.2 관직경의 급격한 변화에 따른 압력손실
4.3 일반적 베르누이의 식
4.4 베르누이의 정리와 헤드
5. 유체의 수송
5.1 관
5.2 관의 부속품
5.3 밸브의 재료와 특수재료
5.4 펌프·송풍기·통풍기
5.5 유체수송의 동력
5.6 가스압축기
5.7 최적관의 지름
6. 유체의 측정
6.1 오리피스유량계
6.2 피토관
6.3 로터미터
6.4 벤츄리미터
▪연습문제


제3장 열전달

1. 전열의 기구
1.1 전도
1.2 대류
1.3 복사
2. 열전도
2.1 후리에의 법칙
2.2 직열의 고체층에서의 열전도
2.3 두꺼운 원통벽의 열전도
3. 대류전열
3.1 경막에서의 전열
3.2 경막전열계수
3.3 총괄전열계수
3.4 경막전열계수에 관한 실험식
3.5 열교환기의 전열면적과 온도차
3.6 환상부의 상당지름
4. 열교환기
4.1 일반적 고찰
4.2 오염계수
4.3 전열매체
5. 복사전열
5.1 열복사
5.2 흡수능
5.3 스테판-볼츠만의 법칙
5.4 기체로부터의 복사
5.5 복합전열계수
5.6 복사에 의한 온도계의 오차
▪연습문제


제4장 증발

1. 증발의 이론
1.1 전열과 수지
1.2 비등점상승
1.3 증발기에서의 문제점
2. 증발장치
2.1 증발기의 분류
2.2 증발장치
2.3 증발관의 부속설비
3. 증발능력
3.1 전열속도
3.2 온도차
3.3 총괄전열계수
4. 다중효용 증발기의 원리
4.1 급액방법
4.2 온도·압력의 자동조절작용
4.3 다중효용증발관의 경제성과 증발능력
4.4 다중효용증발관의 설계
▪연습문제


제5장 증류

1. 이성분계의 기-액평형관계
1.1 상태도
1.2 라울의 법칙
1.3 이상용액의 x－y관계
1.4 비등점도
1.5 x－y 평형곡선
1.6 휘발도
2. 증류의 방법
2.1 단증류
2.2 평형증류
2.3 수증기증류
2.4 진공증류
2.5 정류
3. 정류장치
3.1 정류장치의 구성
3.2 환류
3.3 정류탑의 물질수지 및 에너지수지
3.4 플레이트탑의 단수결정
3.5 단으로부터 단으로의 계산
3.6 도해적 풀이
3.7 환류비와 단수와의 관계
3.8 단효율과 실제단수
3.9 탑지름과 단간격
4. 공비혼합물의 증류
4.1 공비혼합물
4.2 공비혼합물의 분류
▪연습문제


제6장 추출

1. 일반적 고찰
2. 추출장치
2.1 고-액계 추출장치
2.2 액-액계 추출장치
3. 추출이론
3.1 회분추출
3.2 액액추출
3.3 추출증류
4. 3성분계 액액평형
4.1 원용매와 추제가 혼화하지 않을 때의 평형
4.2 원용매와 추제가 일부 용합하는 경우의 평형
5. 다단액액추출
5.1 병류다단추출
5.2 향류다단추출
▪연습문제


제7장 습도 및 공기의 조습

1. 습윤공기의 특성
1.1 습윤공기 건조공기 포화공기
1.2 습도의 정의
1.3 습윤비열
1.4 습윤비용
1.5 습윤공기의 엔탈피
1.6 노점
1.7 습구온도
1.8 단열포화온도
1.9 습구온도와 단열포화온도와의 관계
2. 습도도표
2.1 온도 대 습도
2.2 온도 대 비용
2.3 습도 대 비열
2.4 단열냉각선
2.5 습도도표의 사용
3. 습도의 측정
3.1 건습구습도계(건습계)
3.2 노점의 이용
4. 공기조습조작
4.1 증습조작
4.2 감습조작
5. 냉수조작
5.1 냉수장치
5.2 냉수조작선
▪연습문제


제8장 기체흡수

1. 일반적 고찰
2. 기체흡수의 평형과 물질수지
2.1 동반기체
2.2 헨리의 법칙
2.3 기체흡수의 물질수지
2.4 흡수조작의 최적 액량
3. 기체흡수의 이동속도
3.1 이중경막설
3.2 물질이동계수
3.3 용량계수
3.4 이동단위 높이와 이동단위수
3.5 이론단 상당높이
4. 충전탑
4.1 충전탑과 충전물
4.2 충전층에서의 기-액의 향류
4.3 충전탑의 탑지름의 결정
4.4 충전탑의 가스압손실
▪연습문제


제9장 건 조

1. 건조의 이론
1.1 함수율
1.2 건조특성곡선
2. 건조기구와 수분분포
3. 건조속도식과 건조시간
3.1 항율건조
3.2 감율건조
4. 건조장치
5. 분무건조
▪연습문제


제10장 흡 착

1. 일반적 고찰
2. 흡착제와 흡착공정
3. 흡착평형관계
4. 흡착장치
4.1 고정층 흡착장치
4.2 기체의 건조장치
4.3 교반조형 흡착장치
4.4 연속식 흡착장치
4.5 압력순환식 흡착장치
5. 고체에 대한 기체 및 증기의 흡착
6. 기체흡착연구의 실험방법
7. 흡착등온선의 분류
8. 모세관응축의 이론
9. 흡착등온식
9.1 Freundlich의 흡착등온식
9.2 Langmuir의 흡착등온식
9.3 BET 흡착등온식
10. 흡착에너지
11. 표면적
12. 흡착원리
12.1 고정층에서의 농도분포
12.2 파과곡선
12.3 장치의 대형화
12.4 사용되지 않는 흡착층 길이
12.5 원료농도의 영향
13. 고정층에서의 등온흡착에 대한 기본식
13.1 물질전달속도
13.2 내부 및 외부 물질전달계수
▪연습문제


제11장 결정화

1. 일반적 고찰
2. 결정구조
2.1 결정계
2.2 결정의 습성
2.3 결정구조
2.4 결정구조의 해석
2.5 결정의 크기
3. 결정화장치
3.1 교반회분식 정석기
3.2 Swenson-Walker정석기
3.3 진공정석기
4. 결정화이론
4.1 상평형과 수율
4.2 결정의 물질 및 에너지수지
4.3 결정의 생성이론
4.4 결정의 성장
4.5 Miers이론의 한계
4.6 진공정석기에서의 온도-농도관계
▪연습문제


제12장 여 과

1. 여과의 종류
1.1 여과방법에 의한 분류
1.2 고체의 양과 크기에 의한 분류
2. 여재
2.1 유공탈수판
2.2 여포
2.3 퇴적여재
2.4 여과조제
3. 여과이론
3.1 케이크의 생성과 초기 압력의 영향
3.2 여과의 기본식
4. 여과장치
4.1 입상 또는 유사물질의 퇴적층을 여재로하는 여과장치
4.2 여포를 이용한 여과장치
5. 원심분리
5.1 원심분리기의 분류
5.2 원심효과
5.3 주요 원심분리기
6. 집진
6.1 사이클론
6.2 스크러버
6.3 여과에 의한 집진
▪연습문제


제13장 혼 합

1. 혼합의 정의
1.1 혼합의 이론
1.2 혼합의 목적
2. 고체의 혼합
2.1 고체의 혼합에 대한 문제점
2.2 주요 고체혼합기
3. 교반
3.1 교반장치의 종류
3.2 회전날개식 교반기
3.3 외부순환식 교반장치
4. 혼합장치
4.1 혼합기의 종류
4.2 건조분체용혼합기
▪연습문제


제14장 기계적 분리공정

1. 분리공정
2. 분리효율
2.1 총괄분리효율
2.2 부분회수율
3. 체분조작
3.1 체분리공정의 원리
3.2 체분장치의 종류
3.3 체의 종류
4. 입도분리
4.1 습식분급
4.2 건식분급
5. 분쇄
5.1 쇄료의 성질
5.2 분쇄조작의 종류
5.3 분쇄기의 분류
5.4 분쇄에 관한 이론
6. 분립체
6.1 분체의 종류
6.2 입자의 크기 및 형상
6.3 입자지름의 측정방법
6.4 분립체 취급상의 문제점
▪연습문제