초록 ▼

본 연구는 수질오염물질을 효과적으로 흡착할 수 있는 탄소구조체를 개발하는 것으로 기존의 탄소재료가 갖는 구조화가 어려운 단점을 극복하고 탄소구조체 표면에 기공을 형성시키는 탄화방법을 사용하여 비표면적이 넓어 흡착효율이 높은 탄화구조체를 개발하고자 연구하였다. 본 연구를 통해 개발된 탄화폼은 고정된 형태의 나노기공을 갖는 구조체이기 때문에 오염물질 저감 공정에서 오염물질이 흡착된 나노 구조물을 쉽게 탈 부착 할 수 있는 용이성이 있다. 나노구조체 발굴대상으로 흡착능이 뛰어난 다공성 탄소소재를 제작하여 사용하였으며 탄화 효율성을 높이기

본 연구는 수질오염물질을 효과적으로 흡착할 수 있는 탄소구조체를 개발하는 것으로 기존의 탄소재료가 갖는 구조화가 어려운 단점을 극복하고 탄소구조체 표면에 기공을 형성시키는 탄화방법을 사용하여 비표면적이 넓어 흡착효율이 높은 탄화구조체를 개발하고자 연구하였다. 본 연구를 통해 개발된 탄화폼은 고정된 형태의 나노기공을 갖는 구조체이기 때문에 오염물질 저감 공정에서 오염물질이 흡착된 나노 구조물을 쉽게 탈 부착 할 수 있는 용이성이 있다. 나노구조체 발굴대상으로 흡착능이 뛰어난 다공성 탄소소재를 제작하여 사용하였으며 탄화 효율성을 높이기 위해 탄화율이 높은 열경화성 합성수지를 전구체로 사용하는 연구를 진행하였다. 1차년도 연구단계에서는 탄소전구체로서 접착력이 우수하고 탄화율이 높은 페놀수지 합성기술 개발에 목적을 두었으며 이를 위해 기존 페놀수지의 단점인 내구성을 개선하고 탄화율을 높이기 위해 분자수준에서 탄화율이 높은 것으로 알려진 phenylethynyl기능기를 갖는 페놀류를 페놀수지 제조 단계에서 도입하는 수지 합성법을 개발하고 이 수지의 물리적, 화학적 경화거동을 연구하여 탄소소재로서의 가능성을 제시하였다. 이를 통해 제조된 합성수지를 이용해 계면활성제와의 배합과 탄화수소류를 이용한 발포 기술 및 경화제를 이용한 다기공 구조체를 성형할 수 있는 기술을 개발하여 형태를 갖는 페놀 폼을 제작하였고 이를 챔버 퍼니스(chamber furnace)에서 탄화시키는 방법으로 탄소 구조체를 제조하는 기술을 개발하였다. 2차년도는 제조된 페놀 폼의 탄화공정 개선에 관한 연구 위주로 진행되었으며 특히 내구성과 표면적을 향상시키는 표면 활성화 공정연구를 통해 흡착재로서의 가능성을 확보하였다. 또한, 다기공 탄소구조체 제조연구와 함께 탄소구조체 제조에 사용된 합성수지를 이용하여 유무기 복합하이브리드 다공성 소재 제작을 목표로 총괄주관인 KIST와의 공동연구를 진행하였다. 1차 연도에서는 기공을 만들 수 있는 전구체(폴리스타이렌)와 탄화체를 만들 수 있는 전구체(페놀수지)로 이루어진 블록공중합체를 이용하여 셀프어셈블리현상을 통하여 나노사이즈의 기공이 균일하게 분포된 탄화체를 제조하였다. 2차연도에서는 PS-b-P2VP 블록코폴리머와 레졸 전구체를 이용한 박막 형태 탄화체 제조하여 UV경화 시간 및 탄화조건에 따른 모폴로지 변화를 연구하였고, 이를 이용해 벌크형태의 탄소체를 제작하였다.

Abstract ▼

During this research year, we've made some carbonized polymeric foam materials adsorbing contaminants in water efficiently for overcoming disadvantages on regular activated carbon pellet or powder products by developing carbonization process for the purpose of increasing surface area of foam. Becaus

During this research year, we've made some carbonized polymeric foam materials adsorbing contaminants in water efficiently for overcoming disadvantages on regular activated carbon pellet or powder products by developing carbonization process for the purpose of increasing surface area of foam. Because the carbonized foam developing through this research is a structured material like a monolith having a lot of nano-pores, it is easy to take out and install a new one in. The carbonized foam with porosity was developed from thermosetting polymeric precursor having good efficient of carbon yield. Phenolic resins as a carbon precursor having good carbon yield and good adhesion property were synthesized and analyzed physical and chemical properties including curing behavior in the first year of research period for the improvement of durability pointed out the flaw of a regular resoles and for increasing carbon yield with phenylethynyl functional group known as excellent carbon source. The phenolic resins synthesized in a lab were compounded with surfactants and then blowing agents which are hydrocarbon chemicals were added to a mixer followed curing agent of acid chemiclas to make phenolic foam having porosity and modular structured property. Carbonization process which is essential step for making carbon body from plastic foam by heating treatment of phenolic foams in a chamber furnace under circumstance was developed. During the second year of resarch period, research work has been focused on improving durability and increasing surface area through carbonization process for using as an adsorbent. In addition, research activities for making organic-inorganic nanohybrid material having nano-porosity were conducted in close co-work with KIST by using phenolic resins used to make carbon foam. A carbon thin-film having uniformed nano-size pores were made through the method of self-assembly process and carbonization process using two precursors which are polystyrene and phenolics in the first year of research period. In the second year of research period, PS-b-P2VP block copolymer and resole precursors were used for making carbon material of sheet type and research work related to morphology change of hybrid material has been conducted by monitoring of UV curing condition and carbonization condition.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 7
• 목차 ... 8
• 제1장 서론 ... 12
• 제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 12
• 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 15
• 제3절 연구개발대상 기술의 차별성 ... 16
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 20
• 제1절 연구의 최종목표 ... 20
• 제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 21
• 제3절 연도별 추진체계 ... 22
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 24
• 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 24
• 제2절 연구개발 결과 요약 ... 65
• 제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 67
• 제4절 연도별 연구성과(논문ㆍ특허 등) ... 70
• 제5절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 72
• 제6절 연구개발 결과의 활용계획 ... 74
• 제7절 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설ㆍ장비 현황 ... 75
• 제4장 참고문헌 ... 76
• 부록 ... 77
• 부록 1. Chamber furnace 도면 ... 77
• 부록 2. 압축강도 시험성적서 ... 78
• 부록 3. 굴곡 강도 시험성적서 ... 79
• 부록 4. 활성 탄소폼 요오드 흡착능, 성상 확인 시험성적서 ... 80
• 부록 5. 활성 탄소폼 중금속 흡착 시험 수용액내 잔존 중금속 측정 시험성적서 ... 81
• 부록 6. 특허 ... 82