초록 ▼

□ 연구개요
CCSU(carbon capture, storage and utilization)기술들 중 탄산염광물화기술은 이산화탄소를 열역학적으로 안정한 탄산염광물로 변형시키는 지속가능한 저장기술일 뿐만 아니라 금속탄산염과 같은 유용자원을 생산하는 이산화탄소 이용/활용기술이다.
본 연구는 저에너지/친환경/지속가능한 탄산염광물화 기술에 대한 것으로, 4가지 원소(Ca, Mg, Fe, Mn)로 이루어진 다중금속복합체(다중산화물 포함)를 합성하고, 온도 및 압력 제어 가능한 반응시스템을 이용하여 상온 및 저압에서의 다중금속복합

□ 연구개요
CCSU(carbon capture, storage and utilization)기술들 중 탄산염광물화기술은 이산화탄소를 열역학적으로 안정한 탄산염광물로 변형시키는 지속가능한 저장기술일 뿐만 아니라 금속탄산염과 같은 유용자원을 생산하는 이산화탄소 이용/활용기술이다.
본 연구는 저에너지/친환경/지속가능한 탄산염광물화 기술에 대한 것으로, 4가지 원소(Ca, Mg, Fe, Mn)로 이루어진 다중금속복합체(다중산화물 포함)를 합성하고, 온도 및 압력 제어 가능한 반응시스템을 이용하여 상온 및 저압에서의 다중금속복합물과 이산화탄소의 반응을 수행하여 반응전후의 다중금속복합물 특성 변화 및 생성된 금속탄산염의 특성을 확인하였다. 또한, UV 조사에 따른 영향도 평가하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
세부목표는 4 가지 원소로 이루어진 다중금속복합체 합성 및 특성 평가와 이산화탄소와의 반응에 의한 다중금속복합체 특성변화 및 생성된 금속탄산염 평가이며, 이를 통해 저에너지/친환경 탄산염광물화를 평가하는 것이 최종 목표이다. 우선, 3 가지 종류의 다중금속복합체를 합성하여, 이들이 4 가지 원소를 포함하는 다중금속복합체임을 다양한 분석으로 확인하였다. 복합체1(MMC)은 대기 중 이산화탄소가 비결정칼슘탄산염(ACC)를 포함하는 칼슘탄산염(aragonite, Mg-calcite)과 interlayer에 탄산염이온이 삽입된 LHD로 전환됨을 보였으며, 복합체2(cMMC)는 이산화탄소의 탄산염이온으로의 전환이 제한요소가 아닌 경우를 모사한 것으로, 탄산염이온의 MnCO₃로의 고형화가 우세함을 보였다. 복합체3(tMMC)은 복합체1을 소성한 것으로, MgO와 maghemite로 이루어졌음을 확인하였다. 상온 및 낮은 압력의 이산화탄소와의 반응은 복합체1로부터 많은 양의 Mg를 용해시켰지만, 특정 칼슘탄산염, calcite를 생성시켰으며, 복합체2에서는 많은 Mn을 용해시키고 MnCO₃를 생성 및 순도를 높이는 것으로 관찰되었다. 복합체3에서는 많은 양의 Ca를 용해시키고, 상대적으로 많은 양의 calcite를 생성시켰다. 이산화탄소와 반응으로 복합체1의 표면적은 약 3배정도 증가하였고, 복합체2의 표면적은 약 2배 정도 증가하였지만, 복합체3의 표면적은 변화가 없었다.

□ 연구개발결과의 중요성
- 4 가지 원소로 이루어진 다중금속복합체의 특성을 다양한 분석방법을 적용하여 확인하였다. 대기에 존재하는 미량의 이산화탄소가 비결정성 또는 안정성이 낮은 칼슘탄산염형태(ACC, aragonite, Mg-calcite)나 LDH의 interlayer에 삽입되는 형태로 광물화될 수 있음을 확인하였다. 높은 탄산염이온 농도 조건에서는 칼슘탄산염이나 마그네슘탄산염보다 MnCO₃의 생성이 우월함을 관찰하였다.
- MnCO₃를 주제로 한 연구 필요성을 제시하였다.
- 대기 중 이산화탄소(atmospheric CO₂) 제거기술연구, 온화한 조건의 이산화탄소를 이용한 폐자원 및 산업부산물의 안전성이 증가된 유용자원으로의 전환 및 알카리토금속 용해관련 연구 등 연구주제를 제시하였다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• ◇ 반응시스템 설계 및 제작 ... 4
• ◇ VMINTEQ을 이용한 다중금속복합물 생성 예측 ... 4
• ◇ 다중금속복합물 합성조건 및 방법 설정 ... 5
• ◇ MMC 특성 및 이산화탄소 반응에 의한 특성변화 ... 5
• ◇ cMMC 특성 및 이산화탄소 반응에 의한 특성변화 ... 7
• ◇ tMMC 특성 및 이산화탄소 반응에 의한 특성변화 ... 7
• ◇ 추가실험 (MMC+GO vs cMMC+GO) ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 12