보고서 정보
주관연구기관 |
한국에너지기술연구원 Korea Institute of Energy Research |
연구책임자 |
주현규
|
참여연구자 |
박지찬
,
백운호
,
이종원
,
권상훈
,
정규남
,
윤하나
,
양정일
,
우유진
,
이찬우
,
그외 다수
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2015-12 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 KA |
사업 관리 기관 |
한국에너지기술연구원 Korea Institute of Energy Research |
등록번호 |
TRKO201600000356 |
과제고유번호 |
1711034670 |
DB 구축일자 |
2016-04-09
|
초록
▼
에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
• 에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축
- 2011년도 이후 구축해온 글로벌 네트워크를 기반으로 파트너십을 더욱 공고히 하고 실질적 성과창출(기술이전, 경쟁성사업 수주, 공동연구 등)을 실현할 수 있도록 지속적인 관심 및 지원 필요
3차원 탄소 전극 기반 고효율 리튬 이차전지 기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 과제를 통하여 표면 개질된
에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
• 에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축
- 2011년도 이후 구축해온 글로벌 네트워크를 기반으로 파트너십을 더욱 공고히 하고 실질적 성과창출(기술이전, 경쟁성사업 수주, 공동연구 등)을 실현할 수 있도록 지속적인 관심 및 지원 필요
3차원 탄소 전극 기반 고효율 리튬 이차전지 기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 과제를 통하여 표면 개질된 고성능의 3차원 탄소 전극 기술을 개발하였으며, 이를 리튬-공기 및 리튬-황 전지의 전극으로 적용시 우수한 전기화학 특성을 나타내는 것을 확인 하였다. 본 연구 결과는 차세대 리튬 전지 뿐만 아니라 다양한 에너지저장장치의 전극 기술 개발에 활용이 가능할 것으로 판단된다.
물과 CO2를 이용한 합성가스 생산 핵심 기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
물과 CO2를 이용한 합성가스 생산 핵심 기술 개발 연구는 크게 H2와 CO2로부터 합성가스 생산을 위한 역수성가스전환 (RWGS; reverse water gas shift) 반응과 물로부터 H2 생산을 위한 고온 공전해 반응 전극 (SOEC; solid oxide electrolysis cell) 촉매 개발로 이루어져 있다. 먼저 RWGS 반응 전극 촉매 개발에서는 고온 RWGS 반응에 대한 고활성 철-구리/알루미나 고유 촉매 개발과 높은 반응물 GHSV와 장시간 고온 반응 운전 하에서의 안정성 높은 촉매 개발, 그리고 고온 RWGS 반응에서의 고유 촉매에 대한 반응 평형 조건 확보로서 최종적으로 45% CO2 전환율을 얻어 목표대비 150% 성과를 달성하였다. 또한 물로부터 H2 생산 을 위한 고온 공전해 반응 전극 촉매 개발에서는 button cell 전극의 SOEC 활성 조사를 위한 고유 고온 공전해 반응 장치 개발과 신규 전극 개발을 위한 electrospray 방법을 이용한 전극 coating 기술 개발, 고온 공전해 반응을 위한 고활성 MoO2계 신규 전극 개발, 전극의 electrical capacitance를 높이기 위한 PVA pore-former 첨가량 최적화 등을 통하여 0.39 Ω cm2의 면적 저항을 보이는 고효율 고온 공전해 반응 MoO2계 SOEC 전극을 개발하여 목표대 비 128% 성과를 달성하였다.
향후, 지구온난화 대응 기술로서 CO2로부터 합성가스 및 청정액체연료 생산 기술 개발에 활용하여 지역별 에너지 자립을 위한 중소규모 분산발전 시스템 기술 개발을 추진하고자 한다.
나노패턴된 금속 전극을 이용한 고효율, 대면적화 가능 페로프스카이트 태양전지 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 연구개발을 통하여 허니컴 구조의 Ti 전극을 적용한 염료감응 태양전지의 경우 4.96%의 양호한 광전변환 효율을 얻었지만 페로프스카이트 태양전지의 경우 1.03%의 매우 저조한 광전변환 효율을 얻었다. 이는 페로프스카이트 태양전지 내의 exciton diffusion length가 염료감응 태양전지보다 짧음에 기인하는 것으로 판단되며, 허니컴 구조 Ti 금속 전극을 페로프스카이트 태양전지에 적용하기 위해서는 좀 더 촘촘한 구조의 금속전극을 구현하는 연구를 추가로 수행해야 할 것으로 판단된다.
인도네시아 석탄과 바이오매스의 효율적 활용을 위한 KIER-tekMIRA 공동연구: KIER CCT의 인도네시아 확산
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
▪ 우리나라 에너지 수요의 약 15%를 공급하고 있는 인도네시아와의 긴밀한 협조체계 구축
▪ 저등급석탄의 upgrading 기술을 인도네시아에 적용, 국내 유입 인도네시아 석탄의 upgrading을 통해 석탄 사용량 저감 및 온실가스 감축에 기여
▪ 국내 발전소에서 RPS 대응을 위해 사용하는 바이오매스의 upgrading을 통해 바이오매스 사용량 증가로 온실가스 감축에 기여
한-러시아 신재생에너지 자원지도 국제협력 플랫폼 구축
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 사업을 통하여 KIER-러시아 기업 간 3건의 기술이전 합의문서, KIER-러시아 학술기관 간 1건의 공동연구 합의문서를 도출하였다.
양 국가의 공동사업을 위해서는 유럽/미국 대비 가격 경쟁력 우위에 있는 한국기술에 대한 상세한 정보를 제공하고, 관심 있는 러시아 업체를 발굴하여 보다 구체적인 기술이전 협상을 진행해야 한다. 필요 시 Spin-off 전략에 의한 국내 기업체 기술이전 후 러시아 사업 수행 할 수 있다.
현재 유력한 주요 대상 기술로는 타겟 지역에 대한 신재생에너지 자원지도 제작 기술, 연해 주 ‘선도개발구역’ 녹색섬 구축 기술(자원량 조사 및 모니터링), 우크라이나 크림반도 신재생 에너지 설비도입(사전 타당성 평가기술)이 있다.
학술기관(대학교, 연구소 등)과의 공동연구 합의를 통해 러시아 핵심기술 도입과 한-러시아 사업 컨소시엄 구성을 위한 전략을 생성할 수 있으며, 본 사업에서는 러시아 인공위성데이터 활용기술이 가장 유력하게 논의되었다.
Abstract
▼
Establishment of International Cooperation Platform for Productive Outcome and Advances in Energy Technology
Ⅳ. Result and Recommendations
• Establishment of KIER International Cooperation Platform for Productive Outcome and Advances in Energy Technology
- Continuous support is of ne
Establishment of International Cooperation Platform for Productive Outcome and Advances in Energy Technology
Ⅳ. Result and Recommendations
• Establishment of KIER International Cooperation Platform for Productive Outcome and Advances in Energy Technology
- Continuous support is of necessity for global tech. transfer, competitive projects winning and joint R&D through undergirding int'l partnerships and networks established during the last 5 years.
High Efficiency Rechargeable Lithium Battery based on 3D Carbon Electrode
Ⅳ. Result and Recommendations
The highly efficient 3-D carbon electrodes were successfully fabricated by designing the unique architecture and applied as cathodes for Li-air and Li-S batteries. The surface-modified 3-D carbon electrodes can improve the electrochemical performances of batteries. These technologies can be applied to the developments of various energy storage devices.
Development of the technology of syngas generatio from CO2 and H2O
Ⅳ. Result and Recommendations
We have developed the technology of syngas generation from CO2 and H2O. The technology is composed of the development of highly active reverse water gas shift (RWGS) catalyst and the development of highly efficient solid oxide electrolysis cells (SOECs). In the RWGS reaction, the highly active Fe-Cu/alumina catalysts was developed and the catalysts showed the stable activities even at high GHSV and reaction temperatures. Finally, the RWGS reaction equilibrium was obtained by the catalyst, which showed 45% CO2 conversion and it matched to 150% target achievement. In SOECs part, high temperature co-electrolysis units and its testing setups were developed. And a high performing MoO2-based cathode for high temperature co-electrolysis unit was also developed. Also, performance study of MoO2-based SOEC under the co-electrolysis operating mode was done. Eventually, the area specific resistance (ASR) of MoO2-based SOEC was 0.39 Ωcm2, which was 128% target achievement.
In the future, to solve global warming impacts, the distributed generation technology will be developed with syngas generation and synthetic fuel production from the CO2 for local energy self-sufficiency.
High efficient, easily scalable perovskite-sensitized solar cells with FTO-free, nano-microelectrodes
Ⅳ. Result and Recommendations
In this project, we have developed 4.96% dye sensitized solar cell with Ti metal electrode. However, for the Perovskite solar cell, only 1.03% conversion efficiency was obtained with honeycomb structured Ti metal electrode. Main reason for the poor efficiency of Ti metal electrode Perovskite solar cell may stem form the short diffusion length of electron-hole pair in Perovskite layer. To obtain a high efficiency metal electrode Perovskite solar cell, further researches on fabrication of fine structured metal electrode is needed.
KIER-tekMIRA Joint Research for the Efficient Utilization of Indonesian Coal and Biomass: Deployment of KIER CCT at Indonesia
Ⅳ. Result and Recommendations
▪Establish cooperative system with Indonesia which is the country of supply 15% of Korea’s energy demand
▪Contribute reducing coal use and green house gas emission by upgrading of imported coal through the application of upgrading technology developed by KIER
▪Contribute raising biomass utilization in power plant resulted in emission reduction of green house gases by upgrading of biomass used to cope with RPS in Korea’s power plant
Establishment of International Cooperation Platform for New & Renewable Energy Resource Map between Korea-Russia
Ⅳ. Result and Recommendations
We achieved 3 Non Disclosure Agreements (NDAs) of technology transfer with Russia enterprises and 1 document of agreement for collaborative research with Russia institute.
For the business collaboration it is necessary to provide detailed information about Korean technology which has price competitiveness compared with Europe and America and proceed detailed negotiation for the technology transfer by discovering potential Russian enterprises interested in our technology. If needed, it is possible to set up the Russia business after technology transfer to the domestic enterprises by using spin-off strategy.
At present, the prospective main technologies are new & renewable energy resource mapping technology on target regions, green island technology on Yanhaizhou areas as leading development regions (resource investigation and monitoring) and new & renewable energy facility installation technology on Ukraine's Crimean areas (pre-feasibility study assessment).
By agreeing on the research collaboration with resarch institutions (university, laboratory and so on) we could create strategy to accept Russian core technology and to form the business consortium. In this work, application technology of Russia’s satellite data was discussed as the most probable agenda.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 3
- 목차 ... 5
- 에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축 ... 6
- 표지 ... 6
- 요약문 ... 8
- SUMMARY ... 10
- CONTENTS ... 12
- 목차 ... 14
- 그림목차 ... 16
- 표목차 ... 18
- 제 1 장 서 론 ... 20
- 제 2 장 KIER 국제협력 추진 배경 및 전략 ... 22
- 제 1 절 배경 및 필요성 ... 22
- 1. 국내 외 과학(에너지)기술 국제협력 주요 현황 ... 22
- 2. 체계적 글로벌 에너지기술 R&D 성과확산 필요 ... 24
- 제 2 절 추진 전략 ... 26
- 1. 최종목표 ... 26
- 2. 업무영역별 전담인력 구성 ... 27
- 3. 4대 핵심 전략 ... 27
- 제 3 장 글로벌 파트너십 강화를 통한 전략적 국제협력 활성화 ... 29
- 제 1 절 국제공동과제 기획 및 수행 기반 조성 ... 29
- 1. 국제협력 세부과제 공모 ... 29
- 2. 1st KIER Energy Eureka(EKC2015) 포럼 ... 30
- 3. 2nd KIER Energy Eureka(UKC2015) 포럼 ... 32
- 4. CKC2015 리서치데이 프로그램 참가 ... 35
- 5. 이스라엘 공동연구 협력 및 외부경쟁성 사업 선정지원 ... 37
- 6. 미국 국립재생에너지연구소(NREL) 국제공동과제 기획 및 도출 ... 40
- 7. 기타 워크샵 및 과제기획 회의 ... 42
- 8. 국제공동과제 수행 ... 44
- 제 2 절 개도국 협력 및 보유기술이전 기반 조성 ... 46
- 1. 개도국 협력 ... 46
- 2. 보유기술이전 기반 조성 ... 63
- 제 3 절 국제인력교류 활성화 ... 74
- 1. 초빙 및 파견 ... 74
- 2. K-Fan 프로그램 시행 ... 77
- 3. 외국인 방문 현황 ... 85
- 제 4 절 국제협력활동 확대 및 글로벌 위상제고 ... 87
- 1. 국제 MOU 체결 ... 87
- 2. 영문자료 작성 및 검토 지원 ... 88
- 3. 기념용품 제작 ... 90
- 4. 영문홈페이지 접속자 ... 91
- 5. 업무별 수행 매뉴얼 마련 ... 92
- 제 4 장 기대효과 및 결론 ... 93
- 참고문헌 ... 95
- 부록 ... 96
- 붙임 위탁과제 보고서미국 에너지부 정책, 예산과 국립연구소 분석 및2015년 국제 협력 현황 보고서 ... 376
- 붙임 위탁과제 : 보고서해외 에너지 선진연구기관 R&D 동향 조사 ... 692
- 3차원 탄소 전극 기반 고효율 리튬 이차전지 기술 개발 ... 832
- 표지 ... 832
- 요약문 ... 834
- SUMMARY ... 835
- CONTENTS ... 836
- 목차 ... 837
- 그림목차 ... 838
- 제 1 장 서 론 ... 840
- 제 2 장 기술의 개요 ... 841
- 제 1 절 차세대 리튬 전지 개요 및 기술 이슈 ... 841
- 1. 차세대 리튬 전지 개요 ... 841
- 2. 차세대 리튬 전지 기술 이슈 ... 843
- 3. 차세대 리튬 전지 국내외 기술개발 현황 ... 844
- 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 847
- 제 1 절 3차원 탄소 전극 설계 및 제조 기술 ... 847
- 1. 3차원 탄소 전극 설계 및 산화물 표면 개질 기술 ... 848
- 2. 리튬-황 전지용 3차원 탄소 전극 설계 및 전극 합성 ... 852
- 제 2 절 3차원 탄소 전극 기반 리튬 전지 고효율화 기술 ... 854
- 1. 3차원 탄소 전극 기반 리튬-공기 전지 효율 향상 연구 ... 854
- 2. 3차원 탄소 전극 적용 리튬-황 전지 효율 향상 연구 ... 858
- 제 4 장 결 론 ... 860
- 참고문헌 ... 861
- 붙임 위탁과제 보고서 : High Efficiency Flexible Rechargeable Battery based on3D Graphene-Carbon Nanotubes- 857 ... 862
- 물과 CO2를 이용한 합성가스 생산 핵심 기술 개발 ... 888
- 표지 ... 888
- 요약문 ... 890
- SUMMARY ... 892
- CONTENTS ... 894
- 목차 ... 895
- 그림목차 ... 896
- 표목차 ... 897
- 제 1 장 서 론 ... 898
- 제 1절 개 요 ... 898
- 제 2 절 연구목표 및 내용 ... 900
- 1. 연구목표 ... 900
- 2. 연구내용 ... 900
- 제 3 절 연구동향 ... 901
- 제 2 장 고활성 역수성가스전환 (RWGS) 반응 전극 촉매 개발 ... 902
- 제 1 절 RWGS 반응 장치 개발 ... 902
- 1. RWGS 고정층 반응기 개발 ... 902
- 제 2 절 RWGS 전극 촉매 개발 ... 904
- 1. 용융함침 기반 촉매 제조 ... 904
- 2. 촉매 합성 조건 및 특성 ... 905
- 제 3 절 RWGS 반응결과 ... 907
- 1. 최대 전환율 확보를 위한 철/구리 함량 최적화 ... 907
- 2. GHSV에 따른 CO2 전환율 ... 908
- 3. SOEC 전극의 RWGS 반응 활성 조사 ... 909
- 제 3 장 결 론 ... 910
- 참고문헌 ... 911
- 붙임 Development of Solid Oxide Electrolysis Cells (SOECs) forSyngas Generation from CO2 and H2O: Connecting Dots betweenIntermittent Renewable Energy and Fischer-Tropsch Process ... 912
- 나노패턴된 금속 전극을 이용한 고효율, 대면적화 가능페로프스카이트 태양전지 개발 ... 926
- 표지 ... 926
- 요약문 ... 928
- SUMMARY ... 929
- CONTENTS ... 930
- 목차 ... 931
- 그림목차 ... 932
- 표목차 ... 933
- 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 934
- 제 2 장 연구개발의 필요성 및 관련 동향 ... 936
- 제 1 절 연구개발 필요성 ... 936
- 제 2 절 연구개발 동향 ... 938
- 제 3 장 연구 목표 및 내용 ... 944
- 제 1 절 최종목표 ... 944
- 제 2 절 연구 내용 ... 944
- 제 4 장 연구 결과 ... 946
- 제 1 절 허니컴 구조 Ti 금속전극 제조 (UC San Diego) ... 946
- 제 2 절 허니컴 구조 Ti 금속전극 광전기화학형 태양전지 적용 ... 950
- 제 3 절 허니컴 구조 Ti 금속전극 페로프스카이트 태양전지 적용 ... 953
- 제 5 장 결론 ... 955
- 붙임 위탁과제 보고서 : 금속 나노-마이크로 전극을 이용한 고효율대면적 페로브스카이트 태양전지 개발 ... 956
- 인도네시아 석탄과 바이오매스의 효율적 활용을 위한KIER-tekMIRA 공동연구: KIER CCT의 인도네시아 확산 ... 1003
- 표지 ... 1003
- 요약문 ... 1005
- SUMMARY ... 1006
- CONTENTS ... 1007
- 목차 ... 1008
- 그림목차 ... 1009
- 표목차 ... 1011
- 제 1 장 서 론 ... 1013
- 제 2 장 tekMIRA 협력 현황 ... 1021
- 제 1 절 tekMIRA 연구소 ... 1021
- 1. 인도네시아 국립 석탄광물연구소 tekMIRA ... 1021
- 2. KIER-tekMIRA 협력현황 ... 1022
- 제 2 절 KIER Lab. (tekMIRA) ... 1024
- 제 3 장 공동연구 ... 1026
- 제 1 절 공동연구내용 ... 1026
- 제 2 절 공동연구결과 ... 1028
- 1. KIER 연구결과 ... 1028
- 2. tekMIRA 연구결과 ... 1031
- 제 3 절 Upgrading 영향 ... 1039
- 1. 석탄 upgrading 영향 ... 1039
- 2. 바이오매스 upgrading 영향 ... 1041
- 제 4 장 결 론 ... 1043
- 참고문헌 ... 1044
- 한-러시아 신재생에너지 자원지도국제협력 플랫폼 구축 ... 1045
- 표지 ... 1045
- 요약문 ... 1047
- SUMMARY ... 1049
- CONTENTS ... 1051
- 목차 ... 1052
- 그림목차 ... 1053
- 표목차 ... 1054
- 제 1 장 서 론 ... 1055
- 제 1 절 기술의 개요 ... 1055
- 제 2 절 연구의 필요성 ... 1056
- 제 2 장 국내외 동향 분석 ... 1058
- 제 1 절 신재생에너지 자원평가 시장의 규모 ... 1058
- 제 2 절 국내․외 관련 기술동향 ... 1059
- 제 3 절 러시아 국가 현황 ... 1061
- 제 4 절 KIER-러시아 간 기존 활동 ... 1062
- 제 3 장 KIER-러시아 기업 간 사업 프로젝트 추진 ... 1064
- 제 1 절 러시아 사업화 지원을 위한 정보 수집 ... 1064
- 제 2 절 유라시아 지역 기술마케팅 행사 참여 ... 1066
- 제 3 절 KIER-러시아 산업체 간 기밀유지협약서 작성 ... 1067
- 제 4 장 KIER-러시아 학술기관 간 공동연구 추진 ... 1072
- 제 1 절 KIER-러시아 기관 간 유기적 협력 네트워크 구축 ... 1072
- 제 2 절 국제공동연구 발굴전략 생성 ... 1073
- 제 3 절 공동연구과제 제안서 작성 ... 1073
- 제 5 장 결 론 ... 1076
- 끝페이지 ... 1077
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