초록 ▼

세부과제 Ⅰ. 인공 단백질(펩타이드) 기반 흡착제를 이용한 해수 내 리튬의 선택적 회수기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 세계 최초 인공 단백질 기반 선택적 리튬 흡착제 및 회수 시스템 개발 가능
- 기존 무기 흡착제 기반 리튬 회수 공정의 한계를 돌파할 수 있는 신개념 흡착방법 도입
- 공정에 적합한 소재(세포 표면 발현 등)에 기반한 공정(고정화 세포 시스템 등) 개발로 상호단점 해결 및 가치 극대화 기대

○ 미래 선도형 바이오마이닝 분야 발전에 기여
- lithogra

세부과제 Ⅰ. 인공 단백질(펩타이드) 기반 흡착제를 이용한 해수 내 리튬의 선택적 회수기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 세계 최초 인공 단백질 기반 선택적 리튬 흡착제 및 회수 시스템 개발 가능
- 기존 무기 흡착제 기반 리튬 회수 공정의 한계를 돌파할 수 있는 신개념 흡착방법 도입
- 공정에 적합한 소재(세포 표면 발현 등)에 기반한 공정(고정화 세포 시스템 등) 개발로 상호단점 해결 및 가치 극대화 기대

○ 미래 선도형 바이오마이닝 분야 발전에 기여
- lithograph에 의존하는 기존 바이오마이닝 방법의 단점인 느린 속도, 광물 의존성 해결
- 에너지 소재 생산에 있어 생물공학 기법의 적용: 생촉매 특유의 특이성, 선택성 활용

○ 해양 고부가가치 자원의 청정 회수 기술 적용
- 해수에 무한대로 존재하는 리튬의 선택적 회수를 통한 국내 희유 광물 자원 확보 기술 개발
- 국내 2차전지 산업의 원료수급 불균형 문제 해소 및 생물공학-2찬지 산업의 동반성장 기대

( 출처 : 요약문 10p )

세부과제 Ⅱ. 기후변화 대응을 위한 흡착냉방시스템 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
다양한 종류의 수분 흡착식 냉방 장치용 나노 다공성 물질을 개발하고 각 수분 흡착제의 동적 수분 흡착 성능을 평가한 결과 높은 동적 수분 흡착 성능(0.26 g H₂O/g adsorbent 이상)을 보이는 알루미노포스페이트 계, 메조다공성 실리카 계, 활성탄 계, 금속-유기 구조체계 신규 수분 흡착제를 개발하였다. 더불어, 장치에 용이하게 사용할 수 있도록 분말 형태의 흡착제를 일정한 크기의 구형 입자로 성형하는 방법과 열교환기 금속 표면에 코팅하는 방법을 개발하였다. 알루미노포스페이트 계 흡착제를 1kW 급(벤치 스케일), 5kW 급(파일럿 스케일) 수분 흡착식 냉방 장치에 넣어 냉방 성능을 측정하였다. 알루미노포스페이트계 신규 수분 흡착제를 사용한 경우 기존 상용 실리카겔 흡착제를 사용했을 때보다 36%이상 증진 된 SCP (523 W/kg)을 보였다. 이는 기존 실리카겔 흡착제를 사용했을 때와 비슷한 냉방 성능을 낸다면 수분 흡착제의 부피를 33% 이상 감소시킬 수 있다는 것을 의미한다.

흡착식 냉방 시스템은 산업체의 저온폐열, 태양열 집열기 온수, 지역난방수, 지열 등을 사용하여 단독주택, 다가구 주택, 상가, 빌딩등의 냉방이나 산업체의 공정용 냉수를 생산하는데 활용된다. 앞으로 신재생 열에너지 공급 의무화 제도(RHO)가 시행되면 활용도가 증가할 것이다. 지금까지의 연구 결과를 기반으로 기업체와 협력하여 우리가 새로 개발한 고성능 수분 흡착제를 이용하는 고효율 수분 흡착식 냉방 장치를 상업화 개발하고자 한다.

( 출처 : 요약문 61p )

세부과제 Ⅲ. 고성능 일산화탄소 선택성 흡착제 및 분리공정기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
단위 질량 당 일산화탄소 흡착량이 30 cm³/g 이상이고 이산화탄소 대비 일산화탄소 선택비가 11 이상인 새로운 고성능 일산화탄소 선택적 흡착제를 개발하였다. 이 흡착제는 제일구리염을 알루미나 기질에 함침시킨 형태이다. 많은 연구를 통해 유기 물질을 이용하여 분말 형태의 이 신규 흡착제를 성형하는 방법을 개발하였으며 이를 통해 1 ~ 3 mm 직경의 일정한 크기의 구형 입자로 성형이 가능하다. 성형에 사용된 유기 물질은 결합제 역할 뿐만 아니라 제일구리염의 산화 방지 역할을 할 수 있어 성형된 흡착제를 6개월 이상 장기간 대기 중에 방치 시킨 후에도 여전히 높은 일산화탄소 흡착 성능을 유지함을 확인하였다. 더불어 일산화탄소와 함께 존재하는 여러 불순물 기체(CH₄, N₂, O₂, Ar)에 대한 일산화탄소 선택도 역시 높음을 확인하였다. 이 흡착제의 제조 및 성형 방법은 매우 간단하여 쉽게 대량 제조할 수 있었으며 제조한 흡착제를 이용하여 일산화탄소 분리를 위한 4 개의 흡착탑으로 운전되는 공정스텝을 구성하고, 충진된 흡착제의 열역학적 특성과 동적 특성을 감안하여 스텝 시간, 흡착 압력, 탈착 압력, 흡착탑 온도, 원료 및 린스 유량 등과 같은 운전 조건의 최적화를 수행하였다.

본 연구에서 개발한 연속식 흡착분리공정으로 CO 성분을 65% 함유하고 있는 원료로부터 CO 제품순도 99.0%을 쉽게 분리생산할 수 있었으며, 이때 공정성능 인자인 CO 회수율 및 생산성은 각각 90% 이상과 11.5 cm³-CO/cm³-adsorbent/cycle 이상이었다. 이러한 공정성능은 현재 보고된 CO 선택성 흡착제를 사용한 연속식 CO 분리용 흡착공정의 결과 중에서 세계 최고이다.

( 출처 : 요약문 178p )

Abstract ▼

Development for Selective Recovery of Lithium in Seawater Using Peptide-Based Adsorbent
Ⅳ. Result and Recommendations
○ Possibility to develop the world’s first artificial peptide based selective adsorbent for lithium recovery
- Introduction of new concept for lithium recovery can be overca

Development for Selective Recovery of Lithium in Seawater Using Peptide-Based Adsorbent
Ⅳ. Result and Recommendations
○ Possibility to develop the world’s first artificial peptide based selective adsorbent for lithium recovery
- Introduction of new concept for lithium recovery can be overcame limitation of current lithium recovery process based on inorganic adsorbent
- Process suitable materials (cell surface display etc.) and their application might contribute to increase economic benefits

○ Contribution to the development of future bio-mining field
- It will solve the disadvantages faced on current technologies which are mineral dependence and slow process by lithograph approach
○ Application of clean recovery technology for marine high-valued resources
- It is possible to develop technologies for production of domestic rare mineral resources by selective recovery of lithium in seawater

( 출처 : SUMMARY 12p )

Development of Adsorption Cooling System for Mitigating Climate Change
Ⅳ. Result and Recommendations
By performing systematic synthesis work, we developed various nanoporous adsorbents (aluminophosphate-, mesoporous silica-, activated carbon-, and metal-organic frameworktypes) which show high dynamic sorption amount (working capacity, higher than 0.26gH₂O/g adsorbent). In addition, we developed suitable methods to pelletize powder type new water adsorbent to spherical particles with uniform diameter, and to coat this powder type adsorbent on the surface of metal fin-type heat exchanger, for the application of new water adsorbent in water adsorption chiller. In the case of aluminophosphate-type water adsorbent, we prepared large amount (more than 16 kg) of the adsorbent, and we loaded these adsorbents in both 1 kW-scale (bentch scale) and 5 kW-scale (pilot scale) water adsorption chiller systems which were assembled in this work. And then, we measured cooling power (CP), and specific cooling power (SCP) of these water adsorption chiller.

As the new aluminophosphate adsorbent was used as water adsorbent in these systems,we confirmed that our new water adsorption chiller exhibited 36% higher SCP (523 W/kg) than previous water adsorption chiller using silica gel as a water adsorbent. In order to show similar cooling performance, it is possible to save 33% of the volume of water adsorbent as using new aluminophosphate adsorbent instead of previous conventional silica gel.

In near future, this new water adsorption chiller using new water adsorbent is expected to be used in single house, multi-household house, and commercial building to generate refrigeration energy and cooled water by using low-temperature heat, hot water generated from a solar collector, distric heat, and geothermal heat. If Renewable Heat Obligation(RHO) will be enforced in near furture, the utilization of this new water adsorption chiller system becomes increased. We are going to try to contact international Companies which make water adsorption chiller, in order to do collaboration. We would like to make highly performing water adsorption chiller using our new adsorbents.

( 출처 : SUMMARY 64p )

Development of Highly Efficient Adsorption Separation Process Using CO Selective Adsorbent
Ⅳ. Result and Recommendations
We have developed new type of CO selective adsorbent which shows higher than 30 cm³/g of adsorption capacity and higher than 11 of CO/CO₂ separation factor. This adsorbent was prepared by impregnating CuCl to alumina-type supporting material. In addition, we developed precise method of pelletizing powder-form new CO selective adsorbent, and we could pelletize this adsorbent to have spherical shape with uniform diameter of 1~3 mm, using organic binder. The organic compound used as the binder has also anti-oxidant role to CuCl species. Therefore, the pelletized CO adsorbent can maintain CO adsorption capacity after exposing this adsorbent to humid atmospheric condition for more than 6 months. In addition, this pelletized CO adsorbent shows high CO selectivity to impurity gases such as CH₄, N₂, O₂ and argon. Since the method for preparation and pelletization of new CO adsorbent is simple, it is easy to prepare large amount of new CO adsorbent.

We have also developed step configuration for CO-VPSA process using newly developed CO adsorbent, and optimization of operating conditions such as step durations, adsorption pressure, desorption pressure, adsorption column temperature, feed and rinse flow rates using the continuous 4-bed bench scale unit were performed considering the thermodynamic and dynamic characteristics of the adsorbent.

The continuous adsorption separation process developed in this study facilitated the separation and production of 99.0% purity of CO from the simulated feed containing 65% of CO. The CO recovery and productivity, which are crucial process performance factors, were over 90 % and 11.5 cm³-CO/cm³-adsorbent/cycle. This process performance is the world best among the results of the adsorption process for continuous CO separation using the currently reported CO-selective adsorbents.

( 출처 : SUMMARY 180p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 총목차 ... 5
• 세부과제Ⅰ. 인공 단백질(펩타이드) 기반 흡착제를 이용한 해수 내 리튬의 선택적 회수기술 개발 ... 7
• 요 약 문 ... 9
• SUMMARY ... 11
• 목차 ... 13
• 그림목차 ... 14
• 표목차 ... 16
• Ⅰ. 일반현황 ... 17
• Ⅱ. 과제의 목표 및 내용 ... 18
• 1. 배경 및 필요성 ... 18
• 2. 최종목표 ... 19
• 3. 연차별 연구목표 및 주요 연구내용 ... 20
• Ⅲ. 추진 전략 ... 21
• 1. 기술개발팀 편성도 ... 21
• 2. 주요 기술개발 이슈 ... 22
• 3. 타개전략 ... 23
• Ⅳ. 추진 실적 ... 24
• 1. 성과목표 및 기술목표 달성도 ... 24
• 2. 추진계획 대비 실적 ... 31
• 3. 계획대비 진도 부진 시 개선대책 ... 56
• Ⅴ. 향후 계획 ... 57
• 가. 실용화(기술이전) 계획 ... 57
• 나. 연구결과의 활용계획 ... 58
• 세부과제Ⅱ. 기후변화 대응을 위한 흡착냉방시스템 개발 ... 59
• 요 약 문 ... 61
• SUMMARY ... 63
• CONTENTS ... 65
• 목차 ... 68
• 그림목차 ... 71
• 표목차 ... 75
• 제 1 장 서 론 ... 77
• 제 2 장 종래 기술 ... 83
• 제 1 절 수분 흡착제 개발 ... 83
• 제 2 절 수분 흡착식 냉방 공정 기술 ... 88
• 제 3 장 고성능 수분 흡착제 개발 ... 96
• 제 1 절 수분 흡착제 개발군 선정 ... 96
• 제 2 절 알루미노포스페이트 계열 수분 흡착제 개발 ... 98
• 제 3 절 MOF 계 수분 흡착제 개발 ... 124
• 제 4 절 활성탄계 고성능 수분 흡착제 개발 ... 135
• 제 5 절 상용 실리카겔의 수분 흡착 성능 평가 ... 147
• 제 6 절 신규 수분 흡착제 비교 및 적합한 흡착제 선정 ... 150
• 제 4 장 수분 흡착식 냉방 공정 개발 ... 153
• 제 1 절 공정 실험 ... 153
• 제 2 절 공정 모사 ... 159
• 제 3 절 공정 실험 및 모사 결과 ... 166
• 제 5 장 결 론 ... 173
• 참고문헌 ... 174
• 세부과제Ⅲ. 고성능 일산화탄소 선택성 흡착제 및 분리공정기술 개발 ... 175
• 요 약 문 ... 177
• SUMMARY ... 179
• CONTENTS ... 181
• 목차 ... 185
• 그림목차 ... 189
• 표목차 ... 195
• 제 1 장 서 론 ... 197
• 제 1 절 일산화탄소 활용 및 일산화탄소 분리 기술 ... 197
• 제 2 절 기술 개발의 필요성 ... 201
• 제 3 절 연구 목표 ... 203
• 제 2 장 일산화탄소 분리 기술 국내·외 현황 ... 204
• 제 1 절 일산화탄소 활용 및 일산화탄소 분리 기술 ... 204
• 제 2 절 일산화탄소 분리 기술 관련 기존 특허 현황 ... 206
• 제 3 장 과제 진행 체계 ... 208
• 제 1 절 연도별 과제 진행 내용 ... 208
• 제 2 절 과제 진행 체계 ... 210
• 제 4 장 고성능 일산화탄소 선택적 흡착제 개발 ... 212
• 제 1 절 흡착제 제조 연구 진행 체계 ... 212
• 제 2 절 건식 함침법을 통한 흡착제 제조 ... 215
• 제 3 절 열분산 방법을 통한 일산화탄소 흡착제 개발 ... 233
• 제 4 절 열분산 방법으로 제조한 흡착제의 장기 안정성 평가 ... 273
• 제 5 절 열분산 흡착제의 성형 연구 ... 281
• 제 5 장 일산화탄소 분리 공정 개발 및 최적화 ... 298
• 제 1 절 일산화탄소(CO) 분리용 연속분리시스템 구상 및 전처리부 사용 흡착제 검토 ... 298
• 제 2 절 흡착식 연속분리공정 장치의 설계 및 제작 ... 300
• 제 3 절 BSU급 흡착분리시스템의 공정 효율 계산 및 공정 성능 ... 303
• 제 6 장 결 론 ... 314
• 참고문헌 ... 315
• 끝페이지 ... 315