초록 ▼

□ 연구개요
순산소 연료변환 및 CO₂ 자원화 공정을 융합한 LNG/CO₂ 동시 고부가가치화 공정의 근원적 이해를 바탕으로 지속가능한 에너지변환시스템의 핵심원천 소재 · 공정 기술을 개발하는 것이 본 연구의 핵심가치임.
• 고활성 촉매 소재-구조체 후보군을 탐색하여 핵심 모재를 확보
• Heterogeneous 촉매 표면 반응 mechanism 및 reaction kinetics의 in-situ 평가를 통해 반응/열 · 물질전달 제한인자를 분석
• 최적 소재 · 적용기술을 확보하고 반응공정 혁신을 통해 생산성

□ 연구개요
순산소 연료변환 및 CO₂ 자원화 공정을 융합한 LNG/CO₂ 동시 고부가가치화 공정의 근원적 이해를 바탕으로 지속가능한 에너지변환시스템의 핵심원천 소재 · 공정 기술을 개발하는 것이 본 연구의 핵심가치임.
• 고활성 촉매 소재-구조체 후보군을 탐색하여 핵심 모재를 확보
• Heterogeneous 촉매 표면 반응 mechanism 및 reaction kinetics의 in-situ 평가를 통해 반응/열 · 물질전달 제한인자를 분석
• 최적 소재 · 적용기술을 확보하고 반응공정 혁신을 통해 생산성 · 자원화율을 향상

□ 연구 목표대비 연구결과
• 연구목표 1. 합성가스 생산성 > 4.0 Nm³/m²·h
전류 밀도가 높아질수록 H₂ 생산량이 증가하면서 RWGS 반응 때문에 CO₂를 CO로 전환하여 합성가스의 원료인 H₂와 CO를 동시다발적으로 생산함.
- 합성가스 생산성은 최대 7.0 Nm³/m²·h 결과를 확보함.
• 연구목표 2. CO₂ 전환율 > 70%
기존 Ni 촉매에 비해 합금 Ni-Pd의 촉매 작용으로 인해 CO₂ 전환의 활성화 에너지를 낮추며, 전류 밀도가 상승함에 따라 H₂ 생산량이 많아져 RWGS 반응을 촉진 함. 두 반응의 혼합 작용으로 인해 CO₂ 전환율을 가속화함.
- 최대 75% 이상의 CO₂ 전환율 결과를 확보함.
• 연구목표 3. 합성가스 선택도(H₂/CO ratio): 1.6~2.3
Ni-Pd 촉매는 RWGS 반응을 촉진시켜 CO₂를 전환함으로써 CO의 농도를 증가시키고 H₂/CO 비율을 낮추는 효과를 보이며, 전류 밀도가 높아지게 되면 H₂ 생산량이 급증하여 전체적인 합성가스의 H₂/CO 비율은 증가함.
- 합성가스 선택도(H₂/CO ratio)는 1.0~2.5 이내의 조절도를 확보함.

□ 연구개발결과의 중요성
• (사회적) 지구온난화와 같은 범사회적인 문제에 능동적으로 대처할 수 있는 제반 기술을 확보함.
• (경제적) 확보된 합성가스를 활용해 고부가가치의 연료 · 에너지를 생산하여 자원 활용처를 다각화함.
• (기술적) 세계적으로 연구 초기 단계인 천연가스의 건식 개질(dry reforming) 분야에서 기술적인 우위를 선점함.
• (기술적) 최적 촉매-구조체 및 에너지 플랫폼 적용/제어 기술을 토대로 파생 기술/시장 개발을 촉진함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구 핵심 개요 ... 4
• 2) 연구개발의 필요성 ... 4
• 3) 연구의 목표 및 내용 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1) 소재 탐색을 통한 신규 촉매-구조체 후보군 확보 및 활성도 평가 ... 5
• 2) 선별된 촉매-구조체의 반응성 제한인자 도출 및 열 ‧ 물질전달 영향성 분석 ... 6
• 3) 최적 촉매 소재의 구조체 적용 기술 확보 및 반응공정 혁신을 통한 생산성 ‧ 자원화율 향상 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 11