초록 ▼

ㆍ EA, 13C-NMR, FT-IR 분석을 통해 다양한 추출법에 의해 얻어진 리그닌의 원소의 함량, 탄소 골격 구조 및 다양한 functional group 분석을 통하여 리그닌의 구조를 효과적으로 규명하였으며, NCW 상 리그닌 분해에 적합한 반응기를 설계, 제작, 다양한 반응 조건에서의 실험을 통해 최적의 공정 조건을 확보하였음.
ㆍ Radical 및 반응성이 높은 저분자 물질(formaldehyde)에 의한 repolymerization을 방지하기 위해 capping agent 로서 phenol을 적용 및 공정 변수의

ㆍ EA, 13C-NMR, FT-IR 분석을 통해 다양한 추출법에 의해 얻어진 리그닌의 원소의 함량, 탄소 골격 구조 및 다양한 functional group 분석을 통하여 리그닌의 구조를 효과적으로 규명하였으며, NCW 상 리그닌 분해에 적합한 반응기를 설계, 제작, 다양한 반응 조건에서의 실험을 통해 최적의 공정 조건을 확보하였음.
ㆍ Radical 및 반응성이 높은 저분자 물질(formaldehyde)에 의한 repolymerization을 방지하기 위해 capping agent 로서 phenol을 적용 및 공정 변수의 최적화를 통해 98.5%의 높은 water soluble products yield, 및 58.7% aromatic products yield 획득하였음.
ㆍ 리그닌 구조의 약 60%를 차지하고 있는 β-O-4결합의 대표적인 모델 물질인 phenethyl phenyl ether(PPE)를 원료로 하여 근임계수 상 alkali salt($Na_{2}CO_{3},\;K_{2}CO_{3}$, NaOH) 첨가 및 공정 변수 최적화를 통해 phenol 수율 약 92%, styrene 수율 약 32%, ethyl benzene 수율 약 28%를 획득하였음.
ㆍ 기존에 연구 결과에 보고된바 없는 phenethyl phenyl ether(PPE)를 근임계수 상, alkali salt 첨가 조건에서의 분해 메커니즘을 확보하였음.
ㆍ $Al_{2}O_{3},\;ZrO_{2},\;TiO_{2}$의 다양한 담체를 사용하여 텅스텐계 촉매를 제조하였으며, 브뢴스테드 산이 발달되어있는 제올라이트, PZrOx 촉매를 사용하여 모델 물질(guaiacol: GUA)의 수첨탈산소화 반응 실험을 수행하였으며, 알칸·벤젠계 화합물 수율을 목표치인 85% 이상을 달성하였음.

Abstract ▼

■ This research consists of the analysis of lignin structure and reactivity and the conversion to fuels and value added chemicals, which will be accomplished by the development of green process such as the liquefaction/depolymerization in NCW, and using HDO catalysts.
■ Study of lignin structure

■ This research consists of the analysis of lignin structure and reactivity and the conversion to fuels and value added chemicals, which will be accomplished by the development of green process such as the liquefaction/depolymerization in NCW, and using HDO catalysts.
■ Study of lignin structure and reactivity
ㆍ The possibility of chemical application is promoted by analyzing the 3D-structure of diverse lignin with IR, solid state NMR and $^{13}C-enrichment$ method establishing a strategy of depolymerization and liquefaction.
ㆍ The conversion of lignin is promoted effectively by tracking the structure changes of lignin in NCW.
■ Lignin liquefaction and depolymerization in NCW
ㆍ The lignin liquefaction and depolymerization will be examined in NCW. The suitable decomposed form of lignin will be produced for the following HDO reaction, by controlling reaction conditions of NCW process.
ㆍ This experiment will utilize the acid-base property of NCW without non-eco-friendly materials such as sulfuric acid and sodium hydroxide, etc. The NCW process is eco-friendly since water solvent is used and the products can be separated easily.
■ Development of HDO catalysts for conversion to fuels and value added chemicals
ㆍ The considerable difference between the biomass and fossil fuel is the amount of oxygen contained. The strategy for depolymerization and effective removal of oxygen is required to use the biomass as fuel. The HDO catalysts will be designed for the HDO of guaiacol which is the model substance of partially decomposed lignin.
■ Development of the lignin conversion process which consists of decomposition of lignin in NCW and the successive HDO process
ㆍ Ultimately, the economical and eco-friendly lignin conversion process will be completed, by combining the developed depolymerization process in NCW with HDO process.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 5
• 요약문 ... 6
• Summary ... 9
• Contents ... 13
• 목차 ... 15
• 제 1장 연구개발과제의 개요 ... 17
• 제 1절 연구개발의 목적 ... 17
• 제 2절 연구의 중요성 및 필요성 ... 17
• 1. 연구개발대상 기술의 경제적·산업적 중요성 및 연구개발의 필요성 ... 17
• 제 2장 국내외 기술개발 현황 ... 25
• 제 1절 연구개발대상 기술의 국내·외 현황 ... 25
• 1. 세계적 수준 ... 25
• 2. 국내수준 ... 25
• 3. 국내·외 연구현황 ... 25
• 제 2절 지금까지의 연구개발 실적 ... 29
• 1. 리그닌을 이용한 화학제품 생산과 관련된 특허 분석 ... 29
• 2. 초/근임계 상에서의 리그닌 전환 특허 분석 ... 31
• 3. HDO 촉매 기술 특허 분석 ... 33
• 제 3절 현기술상태의 취약성 ... 36
• 제 4절 앞으로의 전망 ... 36
• 제 3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 37
• 제 1절 연구개발의 추진전략·방법 ... 37
• 1. 다양한 추출 공정으로부터 얻어진 lignin의 구조 및 물성 파악 ... 37
• 2. 근임계수(NCW , Near-Critical W ater) 상에서의 lignin 저분자화 ... 37
• 3. Lignin 분해 모델 물질의 수첨탈산소 촉매 개발 ... 40
• 4. 연구개발의 추진체계 ... 43
• 제 2절 연구범위 및 연구수행 방법 ... 44
• 1. 1차년도 ... 44
• 2. 2차년도 ... 47
• 제 3절 연구수행 내용 및 결과 ... 52
• 1. 연구 수행 내용 요약 ... 52
• 2. 상세한 연구 수행 내용 및 결과 ... 56
• 제 4절 연구 개발 성과 ... 102
• 제 4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 106
• 제 1절 평가의 착안점 및 척도 ... 106
• 제 2절 관련분야에의 기여도 ... 107
• 제 5장 연구개발 결과의 활용 계획 ... 108
• 제 1절 연구개발결과의 활용방안 ... 108
• 제 2절 기대성과 ... 109
• 1. 기술적 측면 ... 109
• 2. 경제적ㆍ산업적 측면 ... 109
• 제 6장 연구개발과정에서 수집한 해외학술기술정보 ... 110
• 제 7장 연구시설 장비· 현황 ... 111
• 제 1절 도입ㆍ개발한 연구시설ㆍ장비 현황 ... 111
• 1. 근임계수 반응 장치 ... 111
• 2. 분석 장비 ... 112
• 제 2절 주요 연구기자재 및 시설현황 ... 112
• 제 8장 참고문헌 ... 113