초록 ▼

● 저비용의 공유결합 유기고분자 개발을 통하여 상용 액상 아민 흡수제를 대체할 수 있는 건식 CO₂ 흡수제를 제공함.
● 단량체의 조합에 따라 다양한 공극과 작용 기능을 가지는 다공성 고분자를 계산화학을 통해 설계 합성하고, 구조의 CO₂ 흡착 메커니즘을 전산 모사를 통하여 규명함.
● 수분과 고온에 내구성을 가지는 다공성 고분자 흡착제를 통하여, 실 배가스 모사 조건(CO₂ 15%, He 81.2%, H2O 3.8%, 313K)에서 2분 이내에 2 mmol/g의

● 저비용의 공유결합 유기고분자 개발을 통하여 상용 액상 아민 흡수제를 대체할 수 있는 건식 CO₂ 흡수제를 제공함.
● 단량체의 조합에 따라 다양한 공극과 작용 기능을 가지는 다공성 고분자를 계산화학을 통해 설계 합성하고, 구조의 CO₂ 흡착 메커니즘을 전산 모사를 통하여 규명함.
● 수분과 고온에 내구성을 가지는 다공성 고분자 흡착제를 통하여, 실 배가스 모사 조건(CO₂ 15%, He 81.2%, H2O 3.8%, 313K)에서 2분 이내에 2 mmol/g의 CO₂ 흡착능 및 10회 연속 공정에서의 높은 재생성을 획득함.
● 아민, 아미독심, 아조, 트뢰거 염기 등 다양한 작용기능을 고분자 구조에 적용함으로써 세계 최고 수준의 CO₂ 흡착능 (COP-1, 127.6 mmol/g @ 200 bar, 318 K)과 N2 대비 CO₂ 선택분리능 (COP-78, N2 대비 308배 CO₂ 선택성 @ 1 bar, 323 K)을 달성함.

Abstract ▼

Since the revelations of the climate change came to a point where greenhouse gases, most notably CO₂, were found to be primary responsible, many around the world are tackling to address and solve problems related to CO₂, i.e., CO₂ capture from flue gas and pre/post c

Since the revelations of the climate change came to a point where greenhouse gases, most notably CO₂, were found to be primary responsible, many around the world are tackling to address and solve problems related to CO₂, i.e., CO₂ capture from flue gas and pre/post combustion streams using solid state adsorbents. This research project aims both providing (1) the required chemistry to develop efficient CO₂ adsorbents, and (2) the theoretical method to understand CO₂ binding behavior on the chemical structure, to the fossil fuel burning industry with practical solutions and the associated competitive advantages while new gas processing and treatment technologies are being developed.
Covalent organic polymers (COPs) can be best described as porous polymers that contain a wholly organic framework where repeating monomers of core and linkers form the extended structure. We investigated CO₂ capture efficiencies of numerous COP architectures that feature amine, amidoxime, azo and thiol functionalities either in their backbone or as substituents.
During the first phase of the research, we developed a number of new COPs that exhibit CO₂-philic properties, leading to superior CO₂ uptake with high CO₂/N₂ selectivities. The amine (COP-1) and thiol (COP-3) based COPs exhibit 127.6 mmol/g and 74.85 mmol/g of CO₂ adsorption capacities under high temperature and pressure (318 K, 200 bar), and the azo-linked COP (COP-78) breaks new world record with 308 times of CO₂ selectivity over N₂. A new tertiary amine bridged polymer, COP-84 with Troger’s base functionality, gives high CO₂ uptake at ambient, namely 5.19 mmol/g at 1 bar and 273 K, and amidoxime based COP (COP-82) proves that the MEA-like structure can give good CO₂ uptake at ambient, 2.74 mmol/g at 1 bar and 273 K. We also constructed amine-impregnated COP to improve CO₂ adsorption capacity at low pressure, and PEI (Polyethyleneimine) based COP (COP-97-B) shows 1.75 mmol/g at 0.15 bar and 273 K.
The overall outcome of the research has manufactured a number of engineered adsorbents with high CO₂ uptake capacities, selectivity, structural stability and economic viability. The structures developed in this research would be utilized for pre/post combustion CO₂ capture from effluent streams.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 6
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1절. 연구 개발 개요 ... 9
• 2절. 연구 기술의 중요성 및 필요성 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 1절. 관련 기술 동향 ... 11
• 2절. 국내외 연구 현황 ... 12
• 3절. 현 기술 상태의 취약성 ... 12
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 13
• 1절. 연구 추진 방법 ... 13
• 2절. 연구 내용 및 결과 ... 14
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 27
• 1절. 연도별 연구 목표 ... 27
• 2절. 연구 개발 목표의 달성도 ... 28
• 제 5 장 연구개발 대표성과 ... 31
• 제 6 장 연구결과의 파급효과 및 활용 계획 ... 32
• 1절. 연구결과 활용계획 ... 32
• 2절. 기대 성과 ... 32
• 제 7 장 기 타 ... 33
• 1절. 장비 구축 현황 ... 33
• 2절. 주요 연구 기자재 및 시설 현황 ... 33
• 제 8 장 참고문헌 ... 35
• 끝페이지 ... 36