초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 다공성 탄소계 프레임 기반으로한 수소저장 기술 개발과 세계최고 수소저장량(30 wt% @ 77K, 4.5 wt% @ 상온)을 갖는 상용화가 가능한 수소저장 원천기술을 개발하고자 함. 중량당 수소 저장 용량 측면에서는 프레임의 구조제어, 기능성 소재와의 결합을 통한 하이브리드형 다공성 탄소계 프레임 개발을 목표로 함. 시스템 구성을 위한 단위 수소저장 셀의 최적화 및 멀티 셀 패키징 공정 개발을 통해 체적당 수소 저장 용량을 극대화하여, DOE 최종 목표치를 넘어 디젤의 에너지 밀도를 넘어서는

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 다공성 탄소계 프레임 기반으로한 수소저장 기술 개발과 세계최고 수소저장량(30 wt% @ 77K, 4.5 wt% @ 상온)을 갖는 상용화가 가능한 수소저장 원천기술을 개발하고자 함. 중량당 수소 저장 용량 측면에서는 프레임의 구조제어, 기능성 소재와의 결합을 통한 하이브리드형 다공성 탄소계 프레임 개발을 목표로 함. 시스템 구성을 위한 단위 수소저장 셀의 최적화 및 멀티 셀 패키징 공정 개발을 통해 체적당 수소 저장 용량을 극대화하여, DOE 최종 목표치를 넘어 디젤의 에너지 밀도를 넘어서는 에너지 물질 개발을 통한 새로운 패러다임을 제시하고자 함.

□ 연구개발성과
과열증발 메커니즘을 사용한 기법과 산화 흑연의 열처리에 의한 탄소 층간 기공 제어기법을 통해 다공성 탄소계 프레임을 준비하는 기술이 개발 및 적용되었으며, 각 물질의 고압수소 흡탈착 실험을 통해 중량당 수소저장 능력을 평가하였음. 본연구단계과제에 앞서 수소저장용 프레임을 제작하기 위한 기반기술 개발이 충실히 수행되었으며, 수소흡탈착 실험결과 상기 두 가지 기법은 각각 최대 47.5 wt.% 및 13.1 wt.%의 중량당 수소저장용량 성능을 보여 기반기술 그자체만으로도 수소저장이 가능한 물질 합성에 적합하며 현존 탄소계 수소저장 물질에서는 보고된 적이 없는 고무적인 결과를 보여주었음. 후속연구 진행 시추가공정 개발 및 메커니즘 규명을 통한 구조적/물리적/화학적 특성 최적화 연구의 요소기술로써 활용이 가능함.

워크샵 개최
국내 수소저장물질의 선두기관의 전문인들을 초청하여 워크샵을 개최하였으며, 학술적 교류와 기술자문을 받아 과제계획의 실현 가능성을 타진하고, 후속연구를 위한 세부 아이디어를 도출하였음.
특허출원 1건: 대한민국, 10-2019-0103276, 출원일 2019.08.22

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
ㅇ 높은 에너지 밀도를 요구하는 에너지 디바이스 산업에 직접적인 적용이 가능. 기공크기 제어에 의해 높은 비표면적 뿐만 아니라 적용분야에 맞는 유효기공 크기를 갖는 소재 준비 및 적용의 범용성을 갖게 됨.
ㅇ 나노소재 상용화를 위한 복합소재에 대한 원천기술로 활용이 가능.
ㅇ 적용분야: 에너지저장 디바이스(슈퍼커패시터, 배터리, 화학촉매), 가스센서, 소취필터, 미세먼지 필터, 고성능 방음 소재
ㅇ 저비용 대면적 적용이 가능하기 때문에, 연구실 수준에서 논의되고 있는 다양한 나노소재를 산업적 측면으로 확산시키는데 적극적으로 활용이 가능

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 11
• 2-1. 이론적, 실험적 접근 방법 ... 11
• 2-2. 연구내용 ... 16
• 2-3. 연구개발성과 ... 27
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 31
• 3-1. 목표 ... 31
• 3-2. 목표 달성여부 ... 31
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 32
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 33
• 붙임. 참고문헌 ... 34
• 끝페이지 ... 35