초록 ▼

III-1. 최종개발목표
최종목표 : 초임계 유체를 활용한 지르코니아계 나노입자 제조 기술 개발
- 년간 생산능력 5톤 이상의 Pilot Plant 기술 개발 완료.
- 기존 물질 대비 고성능의 자동차 3원 촉매의 OSC 물질 개발.
세부기술별 개발목표 :
- 초임계 수열 합성 기술 : 년간 5톤 이상 합성 규모의 Pilot Plant 원활한 운전.
- OSC 성능 향상 기술: 현재(`03) 사용 물질 대비 20% 이상 자동차 배출가스 저감.
III-2. 연차별 목표 및 사업내용
III-2

III-1. 최종개발목표
최종목표 : 초임계 유체를 활용한 지르코니아계 나노입자 제조 기술 개발
- 년간 생산능력 5톤 이상의 Pilot Plant 기술 개발 완료.
- 기존 물질 대비 고성능의 자동차 3원 촉매의 OSC 물질 개발.
세부기술별 개발목표 :
- 초임계 수열 합성 기술 : 년간 5톤 이상 합성 규모의 Pilot Plant 원활한 운전.
- OSC 성능 향상 기술: 현재(`03) 사용 물질 대비 20% 이상 자동차 배출가스 저감.
III-2. 연차별 목표 및 사업내용
III-2-1. 1차년도
목표 :
- 지르코니아계 나노 입자 제조 Lab. 공정 개발 완료
주요연구내용 :
- 실험실 규모 설비에서 합성 조건과 품질 특성 연구
- Pilot 설비 보완/건설 완료
- 초임계 수열합성 입자의 OSC로서의 특성 규명
사업수행방법 :
-초임계 수열 합성 설비 보완/합성 실험
- 고용화(doping) 공정 개발
- 초임계 Pilot 공정 설계/건설(기존 설비 보완)
- 합성 시료를 위탁 연구기관에 제공
- 초임계 수열 합성 입자의 OSC 특성 연구 (위탁연구 1 - KAIST)
- 초임계 수열합성 입자의 원자/결정 구조 분석 (위탁연구 2 - 서강대)
목표 :
- 지르코니아계 나노 입자 Pilot 규모 합성
주요연구내용 :
- Pilot 설비 운전 / 합성 연구
- Pilot 합성 입자의 품질 특성 제어기술 개발
- Pilot 합성 입자의 OSC로서의 특성 규명
- User Test를 통한 OSC 성능 파악
사업수행방법 :
- Pilot Plant 운전 기술
- Mixer 유동 특성 전산모사
- 나노 입자 회수 / 농축 / 건조 공정 개발
- Pilot 합성입자의 User Test 추진
- Pilot 합성시료를 위탁 연구기관에 제공
- 금속 담지 초임계수열합성 입자의 OSC특성 연구 (위탁연구 1 - KAIST)
- 다성분계 초임계 수열합성 입자의 원자/결정 구조 연구 (위탁연구 2 - 서강대)
III-2-3. 3차년도
목표 :
- 지르코니아계 나노 입자 제조 Pilot 공정 개발 완료
- 지르코니아계 나노 입자 OSC 품질 목표 달성
주요연구내용 :
- Scale-Up 기술 개발(Mixer, Heater 등)
- Pilot 제조 입자의 USER Test/성능 향상 연구
사업수행방법:
- Mixer Scale-Up 연구
- Pilot 합성 입자의 User Test
- 고성능 OSC 연구
- 모델반응으로부터 초임계입자의 OSC 특성 연구 (위탁연구 1 - KAIST)
- 금속단지 초임계수열합성 입자의 원자/결정 구조 연구 (위탁연구 2 - 서강대)

Abstract ▼

III-1. Final Goals
Final Goals : Development of manufacturing technology of ziconia-based nano particle using supercritical fluid.
- Development of pilot plant technology with an annual production capacity of 5 tons and above.
- Development of OSC material with higher performance than the c

III-1. Final Goals
Final Goals : Development of manufacturing technology of ziconia-based nano particle using supercritical fluid.
- Development of pilot plant technology with an annual production capacity of 5 tons and above.
- Development of OSC material with higher performance than the conventional one.
Goals in detail :
- Supercritical Hydrothermal Synthesis : Long term operation of pilot plant an annual production capacity of 5 tons and above without any troubles.
- Improvement of OSC performance : Reduction of 20% and above of exhaust gases than the present (2003 year) conventional OSC material.
III-2. Yearly Goals and Scopes
III-2-1. First Year
Goals :
- Supercritical hydrothermal synthesis of zirconia-based nanoparticles in a laboratory scale.
Scopes :
- Investigation of relationships between quality characteristics and synthesis conditions in Lab. scale.
- Pilot plant construction by complement and modification of the existing large-scale facility.
- Characterization of OSC materials synthesized by supercritical hydrothermal synthesis method.
Activities :
- Complementary construction of existing laboratory facilities for supercritical hydrothermal synthesis.
- Development of doping process.
- Construction of pilot plant by modification of the large-scale facility existing for supercritical hydrothermal synthesis of zirconia-based nano particles.
- Providing samples for KAIST and Sogang University.
- Investigation of OSC characteristics of particles prepared by supercritical hydrothermal synthesis method (KAIST).
- Investigation of structure in atomic and textural level of particles prepared by supercritical hydrothermal synthesis method (Sogang University).
III-2-2. Second Year
Goals :
- Supercritical hydrothermal synthesis of zirconia-based nano particles in a pilot scale.
Scopes :
- Investigation of operation techniques and synthesis experiment in the pilot plant.
- Development of quality control technology of particles prepared in the pilot plant.
- Identification of OSC characteristics of particles prepared in the pilot plant.
- Evaluation of OSC performance through customer test.
Activities :
- Investigation of operating techniques of the pilot plant.
- Computer simulation of flow characteristics in mixers.
- Development of filtration/concentration/drying process for nano particles.
- To conduct customer test of particles prepared in the pilot plant.
- Providing samples prepared in the pilot plant for KAIST and Sogang University.
- Investigation of OSC characteristics of noble metal impregnated nano particles (KAIST).
- Investigation of structure in atomic and textural level of multi-component particles prepared by supercritical hydrothermal synthesis method (Sogang University).
III-2-3. Third Year
Goals :
- Development of supercritical hydrothermal synthesis process of zirconia-based nano particles in a pilot scale.
- Achievement of quality targets of zirconia-based nano particles.
Scopes :
- Development of Scale-Up technology(Mixer, Heater, etc,).
- Customer test and performance improvement of particles prepared in the pilot plant.
Activities :
- Scale -up study for the mixer.
- Customer test of particles prepared in the pilot plant.
- Development of high performance OSC materials.
- Investigation of OSC characteristics from model reaction using the particles prepared by supercritical hydrothermal method(KAIST).
- Investigation of structure in atomic and textual level of noble metal impregnated particles(Sogang university).

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...33
• 제 1 절 기술개용 및 기술개발의 필요성...33
• 1. 기술 개요...33
• 2. 기술개발의 필요성...33
• 제 2 절 연구개발의 목표...36
• 1. 최종 개발 목표...36
• 2. 연차별 목표 및 사업 내용...36
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...38
• 제 1 절 금속산화물 나노 입자...38
• 1. 금속산화물 나노입자의 활용...38
• 2. 금속산화물의 합성 방법...39
• 3. 초임계 수열합성(SHS)...40
• 제 2 절 초임계수의 특성과 금속산화물 입자 제조에의 적용...42
• 1. 물리적 특성...42
• 2. 장치 재질의 부식...45
• 3. 관의 막힘...45
• 4. SHS 공정 상업화를 위한 기술개발 필요분야...45
• 제 3 절 초임계수열합성에 의한 금속산화물 제조 연구 현황...46
• 1. 세리아...46
• 2. 세리아계 복합금속산화물...48
• 3. 보에마이트...49
• 4. 티탄산바륨...50
• 5. 양극활물질...50
• 6. 산화아연...51
• 7. Magnetic Oxides 및 기타...52
• 제 4 절 초임계 유체의 무기재료 응용...53
• 1. 초임계유체를 활용한 무기-유기 하이브리드 입자 제조...53
• 2. 초임계유체를 활용한 금속입자의 담지...53
• 제 5 절 지르코니아계 나노입자(OSC물질)에 대한 초임계수열합성 기술의 가능성...54
• 1. OSC 물질...54
• 2. 초임계수열합성기술의 적용 가능성...56
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...58
• 제 1 절 실험실적 합성 연구...58
• 1. 고용화 기초 실험...58
• 2. Lab. 최적화 실험...60
• 3. 보완전 기존 Pilot 활용 합성...64
• 4. 근적외선 분광법에 의한 원료조성 모니터링 기법 개발...69
• 제 2 절 Scale-Up 연구...75
• 1. Pilot Plant 설계, 건설...75
• 2. 나노입자 농축, 건조기술 연구...79
• 3. CFD를 활용한 초임계수열합성 혼합기 해석...81
• 4. CFD를 활용한 혼합기 Scale-up 연구...107
• 제 3 절 Pilot Plant를 활용한 3성분계 OSC물질 개발...118
• 1. 3성분계 개발 배경...118
• 2. Pilot 합성 실험 및 열처리...119
• 3. 3성분계 OSC물질의 물성 및 OSC 특성...121
• 4. 촉매적용 시험...126
• 제 4 절 초임계수열합성에 의한 고기능 지르코니아계 나노입자 개발...130
• 1. OSC 물질에 귀금속을 도입한 촉매 개발...130
• 2. 고내열성 OSC 혼합체 개발...136
• 3. 세리아 표면에 지르코니아 나노입자 코팅한 물질 개발...140
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...143
• 제 1 절 연도별 연구목표 및 달성도...143
• 1. 1차년도...143
• 2. 2차년도...143
• 3. 3차년도...144
• 제 2 절 관련분야 기술발전에의 기여도...144
• 1. 초임계 유체 기술 발전에의 기여도...144
• 2. 새로운 OSC 물질 및 제조 방법 개발에의 기여도...144
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...146
• 제 1 절 추가연구 필요성 및 기업화 추진 방안...146
• 제 2 절 타 연구에의 응용...146
• 제 6 장 참고문헌...147
• 위탁과제: 초임계 수열합성법에 의해 제조된(Metal-doped) Zirconia mixed oxide의 OSC 특성 연구...151
• 위탁과제: 초임계유체를 활용한 지르코니아계 나노입자의 구조적 특성에 관한 연구...233