초록 ▼

연구의 목적 및 내용
키틴(chitin)은 셀룰로스(cellulose)와 함께 지구상에 가장 풍부하게 존재하는 구조용 생체고분자이다. 키틴 나노섬유는 해양갑각류 및 곤충을 포함한 절지동물의 외골격을 구성하는 중추적 구조체이며 매우 우수한 기계적 물성을 나타낸다. 소재적 관점에서 볼 때, 이처럼 매력적인 기계적 물성과 더불어 원료자체의 풍부함 및 재생성으로 인해 최근 키틴의 효용가치가 전세계적으로 재조명되고 있으며 학계를 중심으로 다양한 기초 및 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 국내에서는 원료의 생산적 측면에서 유리함에

연구의 목적 및 내용
키틴(chitin)은 셀룰로스(cellulose)와 함께 지구상에 가장 풍부하게 존재하는 구조용 생체고분자이다. 키틴 나노섬유는 해양갑각류 및 곤충을 포함한 절지동물의 외골격을 구성하는 중추적 구조체이며 매우 우수한 기계적 물성을 나타낸다. 소재적 관점에서 볼 때, 이처럼 매력적인 기계적 물성과 더불어 원료자체의 풍부함 및 재생성으로 인해 최근 키틴의 효용가치가 전세계적으로 재조명되고 있으며 학계를 중심으로 다양한 기초 및 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 국내에서는 원료의 생산적 측면에서 유리함에도 불구하고 뚜렷한 관련 연구추세가 없는 실정이다. 따라서 본 연구를 통해 키틴의 특성 및 물성을 이용하여 다양한 활용방안-생체의학, 전자/에너지 소재 등에 대해 연구하고 핵심 원천 기술 개발 및 응용연구의 활성화에 그 목적이 있다.

연구결과
1년차- 용액공정 기반 대면적 투명나노복합체 제작 및 특성 평가
알파-키틴과 베타-키틴을 이용하여 HFIP에 용해시켜 단일 용액을 제조하였다. 제조된 키틴 용액으로부터 원심 캐스팅을 이용하여 키틴 나노섬유 투명필름을 제작하였다. 제작된 키틴 나노섬유 투명 필름은 투과도와 열팽창계수, 인장 강도가 PI(polyimide)필름과 비견되는 수준임을 확인하였다.

2년차- 키틴 나노섬유 기반 투명나노복합소재의 응용
키틴 나노섬유 투명필름의 여러 기계적 물성을 측정한 결과 기타 상용 합성플라스틱 필름 등과 비교했을 때 그 수치가 상당히 주목할만 하다. 이뿐만 아니라 키틴 나노섬유 투명필름을 다양한 활용 분야에 적용했을 때, 그 기능성이 매우 우수함을 확인 하였다.

3년차- 키틴 나노섬유의 정렬을 통한 초고강도 나노복합체 방사섬유 개발연구
원심 제트방사(Centrifugal Jet Spinning,CJS)를 통해 키틴 방사섬유를 제조, 방사섬유로부터 다공성 멤브레인을 제작하였다. 멤브레인을 리튬-에어 이차전지의 분리막으로서의 성능, 상처치료제로서의 성능, 투명 기판 필름으로서의 가능성을 알아보았다.

연구결과의 활용계획
(1)차세대 플렉시블 소자, 에너지 재료, 고강도 경량 복합소재 등과 같은 신성장동력 산업을 위한 기술적 토대 마련 (2)키틴 나노섬유 기반 생체모방공학 및 기초연구 분야의 활성화 및 학문적 성과-최근 세계적 이목을 끌고 있는 biomimetics 및 기초연구 분야에 대한 국내 연구의 활성화와 이를 통한 다양한 학문적 성과를 낼 수 있을 것으로 기대된다. (3)키틴 원료 추출,정제 산업 활성화를 통한 새로운 고용 및 부가가치 창출 (4) 키틴나노섬유 기반의 새로운 부품소재 산업 창출 및 다양성 확대 (5)해산폐기물의 재활용에 따른 환경과 자원 문제 개선-키틴 원료 추출을 위한 해산폐기물의 재활용은 석유화학소재에 대한 의존도를 줄이고 환경·자원문제 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
(6)키틴 나노섬유 기반 복합소재 응용을 위한 원천 기술 확보 및 관련 연구분야와의 융합 시너지 창출

( 출처 : 한글요약문 4p )

Abstract ▼

Purpose&contents
Recently, nanocellulose(NC) and chitin nanofibers(CNF) based transparentnanocomposites are under intense studies worldwide as a new class of materials that ar potentially relevant for flexible devices and energy applications. In this Project, a new solution-based nanofibrilation

Purpose&contents
Recently, nanocellulose(NC) and chitin nanofibers(CNF) based transparentnanocomposites are under intense studies worldwide as a new class of materials that ar potentially relevant for flexible devices and energy applications. In this Project, a new solution-based nanofibrilation process for CNF at does not require the use of high-energy homogenizer or chemical modifications is proposed, which may allow the fabrication of high-performance CNF based nanocomposites for various applications.

Result
1st- Fabrication and characterization of transparent nanocomposites based on solution process.
Chitin was dissolved in HFIP to prepare a solution. A CNF transparent film was prepared from the prepared chitin solution by centrifugal casting. The CNF transparent film was confirmed to have excellent mechanical properties.

2nd- Application of transparent nanocomposite based on chitin nanofiber
As a result of measuring various mechanical properties of the transparent film,the numerical value is remarkable when compared with other synthetic plastic films and the like. In addition, when the CNF transparent film was applied to various applications, it was confirmed that the function was excellent.

3rd- Development of ultra high strength fiber by aligning CNF.
A chitin fiber was prepared through Centrifugal Jet Spinning (CJS) and a porous membrane was prepared from CJS chitin fiber. The membrane was applied to various applications such as energy / bio, and its functionality was verified.

Expected Contribution
(1)Provide a technical basis for the next-generation flexible devices, energy materials, high-strength lightweight composite materials, etc. (2)Activation of biomimetic engineering and basic research fields based on CNF. (3)New employment and value creation through activation of chitin raw material extraction and refining industry. (4)Creation of new component materials industry based on chitin nanofiber and expansion of diversity. (5)Improvement of environmental and resource problems due to recycling of seafood waste. (6)Acquisition of source technology for application of composite materials based on chitin nanofiber and creation of fusion synergy with related research fields.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 3. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 27
• 4. 연구결과의 활용계획 ... 28
• 5. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 28
• 6. 참고문헌 ... 29
• 7. 연구성과 ... 29
• 8. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 29
• 9. 기타사항 ... 29
• 별첨1. 대 표 연 구 성 과 ... 30
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 39
• 끝페이지 ... 42