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광촉매 기술, 나노복합재 구현 대표이미지

광촉매 기술, 나노복합재 구현

#공학

2022.08.26

키워드 정의키워드 정의* Wikipedia, Google에서 수집한 이슈 키워드 정의 정보입니다.

촉매의 존재 하에서 광(화학) 반응에 관해연구하는 기술, 광촉매를 활용한 VOC 분해 기술, color 염료의 가시광선에 의한 광분해 향상하는 나노복합재 구현기술

워드 클라우드워드 클라우드* ScienceON에서 논문 데이터에서 추출한 관련 키워드 클라우드입니다.

연구자연구자* 관련 논문 수가 많은 발명자입니다.

  • 홍지희 Hong, Ji Hee 계명대학교

    nicardipine, Fellowship, Injections, Piriformis muscle, Spine, cesarean section, epidural, ischemic renal injury, opioid receptor, postconditioning

  • 한슬기 Han, Seul-Ki 을지대학교

    Balance, Global postural reeducation, Ground, Muscle Activity, Pressure bio feedback, Sand, Specific spinal stabilization exercise, Target program, 균형, 불안정지지면

  • 최종민 Choi, Jong-Min 서울대학교

    Dysphonia, EGG, Hyperkinetic dysphonia, Multi-channel phonatory function analyzer, 기능성 발성장애, 다채널 음성분석장치, 발성장애, 성대질환, 현수후두경검사, 후두경수술

논문논문* ScienceON에서 제공하는 관련 논문입니다.
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[국내논문] 전이 금속 산화물을 이용한 가시광선 기반 광촉매 분해 (Visible Light-based Photocatalytic Degradation by Transition Metal Oxide)

이수민 (연세대학교 융합과학공학부) , 박예지 (연세대학교 융합과학공학부) , 이재훈 (연세대학교 화공생명공학과) , 라즈쿠마 파텔 (연세대학교 융합과학공학부)
멤브레인 = Membrane Journal v.29 no.6 ,pp. 299 - 307 , 2019 , 1226-0088 , The Membrane Society of Korea

[국내논문] PHOTOCATALYTIC ACTIVITY OF BISMUTH VANADATE FOR THE DEGRADATION OF ORGANIC COMPOUNDS (PHOTOCATALYTIC ACTIVITY OF BISMUTH VANADATE FOR THE DEGRADATION OF ORGANIC COMPOUNDS)

SURENDER KUMAR (University of Delhi) , P. D. SAHARE (University of Delhi)
NANO ,pp. 70 - 78 , 2013 , 성균나노과학기술원

[국내논문] Tetranitrophthalocyanine Zinc/TiO2 Nanofibers Organic–Inorganic Heterostructures with Enhanced Visible Photocatalytic Activity (Tetranitrophthalocyanine Zinc/TiO2 Nanofibers Organic–Inorganic Heterostructures with Enhanced Visible Photocatalytic Activity)

X. Z. Wang (Harbin University of Science and Technology)
NANO ,pp. 1 - 8 , 2017 , 성균나노과학기술원

특허특허* ScienceON에서 제공하는 관련 특허입니다.
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[미국특허] Nano composite photocatalytic coating

미국(US) | 공개 | 출원인 : York International Corporation; | 출원번호 : US-0557011 ( 2003-10-09 ) | 공개번호 : US-0000407 (2007-01-04) | IPC : C04B-028/26(20060101); C04B-028/00(20060101); C23C-016/40(20060101); C09D-005/14(20060101); B05D-003/00(20060101); B05D-001/02(20060101); B05D-007/00(20060101)

[미국특허] Photocatalytic Oxidation Apparatus for Oxidizing Volatile Organic Compounds

미국(US) | 공개 | 출원인 : Greco, Richard J.; | 출원번호 : US-0182050 ( 2014-02-17 ) | 공개번호 : US-0114822 (2015-04-30) | IPC : B01J-019/12(2006.01)

[한국특허] 비철금속 발포 시트 광촉매판을 이용한 평판형 광촉매 정화 장치 (Photocatalytic purifying apparatus using nonferrous metal foamed photocatalytic sheet)

한국(KO) | 공개 | 출원인 : 김경숙; | 출원번호 : 10-2008-0113043 ( 2008-11-14 ) | 공개번호 : 10-2010-0054228 (2010-05-25) | IPC : C02F-001/30; B01D-053/94; C02F-001/32 | 법적상태 : 거절

보고서보고서* ScienceON에서 제공하는 관련 보고서입니다
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[국가R&D연구보고서] 초임계 이산화탄소에 의해 제조된 나노크기의 이산화티탄에서의 기상 및 액상 광촉매 반응에 관한 연구 (A study on the gas and liquid phase photocatalytic reaction over nano size TiO<sub>2</sub> prepared by supercritical carbon dioxide)

연구책임자 : 홍성수 | 주관연구기관 : 부경대학교(2003-10) | 발행연도 : 2003

[국가R&D연구보고서] TiO2 코팅된 복합탄소나노섬유의 전자빔 처리에 의한 광촉매 활성 향상 (Enhancement of photocatalytic activity of TiO<sub>2</sub> coated on carbon nanofibers by electron beam irradiation)

연구책임자 : 양갑승 | 주관연구기관 : 전남대학교 산학협력단(2010-07) | 발행연도 : 2010

[국가R&D연구보고서] 전자빔 표면 처리에 의한 산화물 박막의 광촉매 특성 (High photocatalytic activity of oxide thin films by electron beam irradiation)

연구책임자 : 한성홍 | 주관연구기관 : 울산대학교 산학협력단(2012-03) | 발행연도 : 2012

TOD 제품 분석제품 분석* KISTI TOD에서 제공하는 제품 분석 정보입니다.

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외부자료외부자료* 외부 보고서, 동향, 분석자료입니다.

  • 광촉매 사진 광촉매

    광촉매(光觸媒)는 특정 반응에서 반응 속도에 영향을 주는 촉매를 말한다.촉매란 일단 기본적으로 어떤 반응에서 자신의 상태는 그대로 유지한 채 반응 속도를 빠르게 하거나 느리게 하는 물질을 의미하는데 보통 촉매라 하면 반응 속도를 빠르게 하는 정촉매를 의미한다. 광촉매도 일반 촉매처럼 반응 속도에 영향을 주는 물질들인데 이름에서도 나타나듯이 특이한 점은 빛을 받아들여 화학반응에서 반응 속도에 영향을 준다는 점이다. 광촉매 또한 주로 반응을 촉진시키는 정촉매의 역할을 하는 것이 많다. 이러한 광촉매를 사용해서 일으키는 반응을 광촉매 반응이라고 한다. 기본 촉매 반응과의 차이 기존 촉매의 정의는 앞에서도 언급했듯이 자신의 상태는 그대로 유지한 채 반응 속도를 빠르게 하거나 느리게 하는 물질을 의미한다. 그러나 광촉매는 빛이 기존의 촉매의 역할을 하는 것이 아니라 광촉매라고 불리는 몇몇 물질들이 빛을 받아서 촉매로써의 역할을 한다는 점에서 기존의 촉매 반응과는 차이가 있다. 기본적인 광촉매 물리학적 반응 원리 및 메커니즘 간단한 반응 원리 및 기본적인 메커니즘 일단 광촉매 반응은 대상 물질에 따라서 다양한 메커니즘을 보인다. 다양한 광촉매 반응들에서 공통적으로 나타나는 기본적인 반응 원리를 살펴보자면 이산화 티타늄(TiO<sub>2</sub>) 같이 광촉매로 주로 사용되는 물질에 빛을 쪼이게 되면 표면에 전자(e<sup>-</sup>)와 정공(+ 전하를 가진 전자와 같은 거동을 하는 입자)가 생기게 되고 전자는 광촉매 표면에 있는 산소와 반응해서 슈퍼옥사이드 음이온(O<sub>2</sub><sup>-</sup>)을 만든다. 또한 정공은 공기 속에 존재하고 있는 수분과 반응하여 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical, 중성 OH)을 만들게 된다. 이 때 생성된 하이드록실 라디칼은 강력한 유기물질들을 산화분해 할 수 있는 능력이 매우 뛰어나기 때문에 공기 속에서 항상 존재하고 있는 악취물질, 바이러스, 박테리아 같은 세균 등을 분해하여 물과 이산화탄소로 바꾸어 버리게 된다. 이러한 이유로 광촉매 반응은 주로 효과적으로 오염물질을 제거하기 위한 환경정화 공정에 쓰이고 있다. 광촉매 반응은 1967년 당시 도쿄대 대학원생이던 후지시마 아키라가 발견했다. 광촉매로 쓰이는 물질 사용조건 광촉매는 일반 촉매와는 약간 다른 반응 메커니즘을 가지기 때문에 어떤 물질이 광촉매로써 활용되기 위해서는 몇 가지 조건을 만족시켜야 한다. 첫 번째로 일단 광촉매는 빛을 받아들여서 촉매 역할을 해야 하기 때문에 광학적으로 활성이 있으면서도 광부식이 없는 물질이어야 한다. 광학적으로 활성이 있어야지 빛을 쪼였을 때 빛에 반응을 할 것이고 광부식이 일어나지 않아야만 계속해서 빛을 쪼일 수 있기 때문에 이 조건을 일단 만족하는 물질이어야 한다. 두 번째로 빛 외에는 반응하지 않는 물질이 내구성도 뛰어나고 좀 더 효과적인 광촉매 반응을 만들어 낼 수 있기 때문에 화학적으로나 생물학적으로는 비활성인 물질이 유리하다. 마지막으로 가시광선이나 자외선 영역의 빛 등 다양한 종류의 빛을 이용할 수 있는 물질이어야 하고 가장 중요하게 경제적인 측면에서 저렴한 물질이어야 한다. 앞에 조건들을 아무리 충실히 만족시키는 물질이라 하더라도 가격이 너무 비싸다면 광촉매로써 실용화 시키는 데에 큰 어려움이 있기 때문이다. 사용 가능한 물질의 장점 및 특성 이러한 까다로운 조건들과 빛에 대한 활성을 모두 고려해 보았을 때 광촉매로써 가장 적합한 물질은 현재 가장 많이 상용되고 있는 이산화 타이타늄(TiO<sub>2</sub>)이다. 일단 이산화 티타늄은 빛을 쪼여도 자신은 변하지 않고 그대로 있기 때문에 반영구적인 사용이 가능하고 내구성, 내마모성이 뛰어나기 때문에 경제적인 측면에서 유리하다. 또한 염소나 오존보다 산화력이 높기 때문에 뛰어난 살균력을 갖고 있어 모든 유기물질을 이산화탄소와 물로 분해할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 마지막으로 이산화 티타늄은 그 자신이 환경에 부정적인 영향을 끼치지 않는 안전한 무독 물질이기 때문에 폐기했을 때 2차 공해에 대한 우려 또한 없다. 이렇게 가장 널리 쓰이고 있는 이산화 티타늄도 온도에 따라 다른 결정구조를 가지면서 루틸(Rutile)과 아나타제(Anatase) 두 종류가 존재하며, 이 외에도 ZnO, ZrO<sub>2</sub>, WO<sub>3</sub>, 페롭스카이트형 복합 금속산화물 등이 광촉매로써 사용 가능한 물질이다. 광촉매 반응의 실생활적용 실생활 적용기술 광촉매 반응은 가전제품, 도로, 차량, 대기처리, 의료관련, 수질처리 등 다양한 분야에서 실용화되고 있는 상태이다. 예를 들어, 여러 국가에서 광촉매 반응을 이용하여 흔히 말하는 새집증후군, 헌집증후군 등의 원인이 되는 각종 휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등을 분해 제거하고 있다. 이처럼 현재 광촉매 반응은 에너지, 환경 측면에서 각광받고 있는 대표적인 미래기술 중 하나이다. 이에 따라 현재는 에너지, 환경 분야에서 활발하게 활용되고 있는 편이다. 일단 크게 특별한 에너지 없이도 빛만으로 지구 곳곳에 퍼져 있는 오염물질을 쉽게 제거할 수 있기 때문에 유해 유기물과 대기 오염물질을 분해 제거하는 데에 적극적으로 활용되고 있다. 또한 광촉매 반응의 또 다른 대표적인 반응인 광분해 반응을 통하여 물로부터 수소와 산소를 얻어낼 수 있기 때문에 차세대 에너지와 환경 문제에 대해서도 광촉매 반응에 대한 연구가 해답을 제시해 줄 수 있을 것으로 기대된다. 이 외에도 광촉매의 높은 제거 효율을 이용해 공기 중의 미세먼지를 효율적으로 제거하는 공기청정기 기술, 물 속의 계면활성제나 유기물들을 분해하는 정수기 기술, 여러 가전제품에서의 냄새 제거 기술, 오염물질이 많이 존재하는 도로 상에서의 활용 등 광 촉매 반응은 현재 여러 분야에 적극적으로 적용되고 있다. 효과 및 장점 다른 촉매들에 비해서 광촉매가 가지고 있는 가장 큰 장점은 아주 높은 온도에서만 일어나는 반응도 실온에서 일으킬 수 있다는 점이다. 기본적으로 어떤 반응이 일어나려면 정해진 양 이상의 활성화 에너지를 갖고 있어야 한다. 촉매는 이러한 활성화 에너지의 양을 낮춤으로써 어떤 반응 이 좀 더 빠르게 일어날 수 있도록 돕는 역할을 한다. 광촉매 또한 이 역할을 효율적으로 해냄으로써 아주 고온에서만 일어나는 반응을 실온에서도 일으킬 수 있게 만들어 주었다. 다음으로 광촉매의 또 다른 큰 장점은 원하는 시점에 반응을 정지시킬 수 있다는 점이다. 일반적인 촉매를 이용하면 반응물이 모두 사라져서 더 이상 반응이 가능하지 않을 때까지 반응을 중간에 정지시키기가 거의 불가능하다. 그러나 광촉매를 이용하게 되면 간단하게 빛을 더 이상 공급하지 않음으로써 반응을 도중에 정지시킬 수 있기 때문에 매우 유용하다. 이 외에도 광촉매 반응은 많은 장점들을 갖고 있기 때문에 활발하게 연구되고 있다. 각주

    출처 : https://ko.wikipedia.org/wiki/광촉매

  • 미국, 자국 경제에 미치는 화학 연구의 중요성에 관한 보고서 발표 사진 미국, 자국 경제에 미치는 화학 연구의 중요성에 관한 보고서 발표 2022-07-21

    □ 국립학술원(NASEM)은 미국 경제에 기초 화학 연구가 미치는 영향을 분석하고, 환경적 지속가능성을 중심으로 미래 연구 투자를 위한 주제 발굴 및 관련 연구의 강화 방안 제시*(’22.7.) * The Importance of Chemical Research to the U.S. Economy ㅇ 기초 화학은 에너지 솔루션, 농업 생산성 개선, 신소재 개발 등 다양한 부문에 활용되며 미국의 경제 성장과 인류의 복지 향상에 중요한 역할 담당 - 미국 내 화학 관련 산업의 비중은 국내총생산(GDP) 대비 약 25%를 차지하며 약 410만 개의 일자리와 연관 ※ 화학 관련 특허는 2020년 약 5,550억 달러의 가치를 지닌 것으로 추정 - 화학 분야는 온실가스와 플라스틱 폐기물, 독성 물질 배출 등 환경에 악영향을 미치지만, 역설적으로 지속가능발전목표(SDGs) 달성을 위한 기술 제공 가능 ㅇ 본 보고서는 지속가능성을 중심으로 기초 화학 분야를 선도하기 위해 연구개발이 필요한 유망 분야로 ‘측정, 자동화, 계산, 촉매’를 선정하고 해당 부문의 잠재력 및 발전 과제 제시 (1) 측정(Measurement) - 기초 화학 부문의 발전을 통해 분자 및 분자 간의 상호작용을 수량화하고 시각화하는 일을 보다 신속하고 정밀하게 수행 가능 - 초고해상도 형광현미경*과 초저온 전자현미경** 기술은 다른 유형의 소재와의 반응, 화학적 조성, 생물학적 분자 측정 가능 * super-resolved fluorescence microscopy ** cryo-electron microscopy (2) 자동화(Automation) - 고속 대량 기술(high-throughput) 은 다수의 화합물이나 화학 반응의 실험, 측정 및 분석을 가능하게 만들어 새로운 연구 방향 제시 및 연구 질문 탐색에 유용 - 자동화, 고속 대량 실험, 데이터 포집은 친환경적이고 지속가능한 조건을 최적화하거나 신약 개발 초기 단계에서 기대하는 반응 조건을 찾는 등의 활동에 기여 (3) 계산(Computation) - 계산 화학은 화학, 물리학, 공학 내 모든 분야의 기초적이고 다학제적인 통합연구에 활용되고 있으며 현대 연산 구조의 발전에 핵심적인 역할 수행 - 화학과 화학공학은 계산의 지속성 향상에 중요한 역할을 수행하며, 발전된 컴퓨팅 계산 역량은 양자 컴퓨터를 활용한 시뮬레이션, 생물학 기반의 컴퓨터 구조 개발 등에 도움을 줄 것으로 기대 ※ 머신러닝, 인공지능 기술 등을 적용한 컴퓨터의 계산 역량을 복잡한 화학적 모델 분석에 활용 (4) 촉매(Catalysis) - 화합물 합성과 제조에 있어 에너지 집약적인 과정에 의존하지 않는 새로운 기법을 개발하기 위해 촉매 분야의 발전이 중요 ※ 특히 광촉매(photocatalysis), 전기촉매(electrocatalysis), 생체촉매(biocatalysis) 등의 유망 분야와 합성 이론을 결합하여 실험하는 노력 요구 - 촉매 연구는 소규모에서 적합했던 촉매 환경이 대규모 제품 생산에는 실패하는 등의 규모 격차를 극복하기 위해, 개발 초기에 생애주기 분석을 통한 촉매 반응 및 공정 엔지니어링을 고려하는 것이 중요 ㅇ 미국의 화학 경제 육성 및 경쟁력 강화를 위해 미국의 기업과 정부는 다양한 정책 추진 필요 - 화학 부문 연구자 유치 및 인재 양성, 기초 화학 연구 프로젝트 발굴 및 예산 지원, 기업의 지속적인 R&D 투자, 관련 데이터 수집 등을 위한 미국 정부의 지원 정책 개발 및 추진 필요

    출처 : https://now.k2base.re.kr/portal/trend/mainTrend/view.do?poliTrndId=TRND0000000000047202&menuNo=200004

  • 슬러지에서 제조한 광촉매를 활용한 건설재료, 자재 개발 및 적용기술 개발기획 최종보고서 사진 슬러지에서 제조한 광촉매를 활용한 건설재료, 자재 개발 및 적용기술 개발기획 최종보고서

    출처 : https://policy.nl.go.kr/search/searchDetail.do?rec_key=UH1_00000121612034

  • EU, 친환경 및 순환 경제 관련 화학연구 현황 사진 EU, 친환경 및 순환 경제 관련 화학연구 현황 2021-06-02

    □ 유럽연구개발정보서비스(CORDIS)는 유럽의 친환경과 순환 경제 실현을 지원하는 화학연구의 현황 발표*(’21.6) * Frontier chemistry: Helping to achieve a truly green and circular economy for Europe ◌ EU는 2050년까지 완전한 탄소중립을 위한 목표 달성을 위해 모든 수단을 사용해야 하며, 촉매* 과정에 집중한 혁신적 화학 연구는 수단 중 하나임 * 촉매는 화학반응의 속도를 증가시키는 과정이며, 지구상의 생명을 유지하는 데 도움을 주는 많은 과정에 절대적으로 필요 - 유럽연구개발정보서비스(CORDIS)는 유럽연구위원회*가 자금을 지원한 14개 프로젝트를 강조 * European Research Council - 해당 프로젝트는 환경 친화적 개발과 지속가능한 산업 프로세스에 상당한 기여를 하는 것으로 확인 ◌ 유럽 그린딜(European Green Deal)은 ‘20년 3월에 채택된 기후 법안으로써 유럽의 글로벌 경쟁력을 보장하면서 유럽 연합의 경제 및 사회를 지속가능하게 하는 유럽연구위 원회(ERC)의 야심찬 계획임 - 유럽연구위원회(ERC)는 ’07년 EU의 연구와 혁신을 위해 설립되었으며, 유럽의 재능있는 연구자에게 자금을 제공하는 역할을 수행 - ERC의 수혜자는 자연을 촉매의 전통적인 벡터 및 응용프로그램 발전 및 영감으로 간주하여 그린딜의 목표에 부합하는 기여로 이어짐 ◌ 포함된 프로젝트는 환경친화적이고 지속가능한 방식으로 운영하기 위해 오랜 산업 공정을 전환할 수 있는 방법을 제시 - 주로 전기 화학, 광화학, 합성에 주로 초점을 맞추고 있지만 산업 영역 또한 다루고 있음 - 많은 결과는 자동차, 항공, 바이오 리파이너리(생물 정제), 미세 화학 및 제약 산업과 높은 관련이 있음 ◌ 이산화탄소 (CO2)를 연료 및 다른 유용한 화학 물질의 시작 재료로 사용하기 위한 전략 개발 - 이를 통해 많은 산업의 환경적 영향을 감소시키는 큰 영향을 발휘할 것으로 예상 - (CARBONFIX) 생물학적 대사 과정에서 일어나는 것과 유사한 화학 반응을 촉발하기 위해 단순 분자가 어떻게 자기 조직화 할 수 있는지를 연구 - (HybridSolarFuels) 여러 구성 요소로 만들어진 하이브리드 광전극을 사용, 고성능 접근 방식을 개발 중임 - (HyMAP) 차세대 하이브리드 유기-무기 물질과 인공 광합성에 필요한 화학적 변형을 수행하기 위한 장치를 개발하기 위해 수행됨  ◌ 수소 연료를 더 효율적으로 생산할 수 있는 촉매가 차세대 연료 전지와 수소 연료를 효율적이고 경제적으로 사용할 수 있는 기타 응용의 기반이 될 수 있는지를 보여줌 - (FANOEC) 분자 수준에서 금속 산화물에 대한 산소 진화 반응 (Oxygen Evolution Reaction, OER)에 깊은 이해를 얻고 이 이해를 기반으로 더 나은 촉매를 개발 - (FOPS-water) FP7-IDEAS-ERC 의 지원을 받았으며 물의 광촉매 반응 과정 뒤에 있는 분자 매커니즘에 대한 새로운 시각을 제공 - (PRODUCE-H2) 지구의 원소를 바탕으로 혁신적인 H2 생산 촉매를 개발함 ◌ 다양한 제품의 공급원으로써의 기능을 잠재적으로 보여준 공급 원료의 안정화와 저사용 자연 매장량의 추가 개발 강조 - (LIGNINFIRST) 바이오매스 해체의 복잡한 과정과 바이오 정제 과정 동안 방출되는 화합물들의 산출량을 개선하기 위한 전략을 개발하기 위해 진행 - (CatASus) 리그노셀룰로스를 플랫폼 화학물질로 분해한 후 유용한 화합물* 로 변환하는 새롭고 효과적인 방법을 개발 * 질소가 포함된 화합물, 주로 아민

    출처 : https://now.k2base.re.kr/portal/trend/mainTrend/view.do?poliTrndId=TRND0000000000043559&menuNo=200004

  • 광촉매 나노소재를 이용한 자가세정 및 방오기능을 지닌 주택/빌딩용 고기능 유리 개발 : 국토교통기술촉진연구사업(창의도전연구) 제2차년도 최종보고서 사진 광촉매 나노소재를 이용한 자가세정 및 방오기능을 지닌 주택/빌딩용 고기능 유리 개발 : 국토교통기술촉진연구사업(창의도전연구) 제2차년도 최종보고서

    출처 : https://policy.nl.go.kr/search/searchDetail.do?rec_key=UH1_00000106801505

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