초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
선박평형수 처리를 위한 고활성, 고선택성, 고내구성 저가 전기촉매 개발
o 연구개발 배경
최근 해양 생태계 교란 방지를 위한 선박평형수 처리장치 설치 의무화로 인해, 세계 각국의 선박평형수 처리장치 개발 경쟁이 가속화됨. 해수의 전기분해를 이용한 수처리 기술은 우수하고 지속적인 살균효과로 인해 효율적인 방법이며, 전기분해시 수소생산을 동시에 할 수 있음. 그러나 기존의 선박평형수 처리용 염소/수소발생전극은 낮은 활성, 내구성 및 고가의 귀금속 촉매의 사용으로 인한 문제점이 있음. 따라서 높은

□ 연구의 목적 및 내용
선박평형수 처리를 위한 고활성, 고선택성, 고내구성 저가 전기촉매 개발
o 연구개발 배경
최근 해양 생태계 교란 방지를 위한 선박평형수 처리장치 설치 의무화로 인해, 세계 각국의 선박평형수 처리장치 개발 경쟁이 가속화됨. 해수의 전기분해를 이용한 수처리 기술은 우수하고 지속적인 살균효과로 인해 효율적인 방법이며, 전기분해시 수소생산을 동시에 할 수 있음. 그러나 기존의 선박평형수 처리용 염소/수소발생전극은 낮은 활성, 내구성 및 고가의 귀금속 촉매의 사용으로 인한 문제점이 있음. 따라서 높은 활성, 내구성, 선택성을 갖는 저가의 염소 및 수소발생용 전기촉매 개발이 필수적임
o 연구개발 목표
• 정성적 목표: 고효율 선박평형수 처리 및 수소 생산을 위해 기존의 수전해 촉매보다 높은 활성, 선택성 및 내구성을 보유함과 동시에 귀금속 사용량을 획기적으로 저감시킨 나노구조 염소 및 수소발생용 전기촉매 원천 기술 개발
• 정량적 목표: 100 A/m²에서의 전압 1.50 V (Vs. RHE) 이하, 염소 발생 전류 효율 80% 이상, 해수전해에서 300 A/m²에서의 내구성 5년 이상(가속화 시험), 담수전해에서 300 A/m²에서의 내구성 2.5년 이상 (가속화 시험), 귀금속 사용량 10% 이하

□ 연구개발성과
o 염소발생반응(CER)/수소발생반응(HER)용 전기촉매 설계 및 합성
• 모델 촉매 연구를 통한 최적의 촉매 조성 및 구조 탐색
• Prussian blue 유사물질 CER/HER 전기촉매 개발
• Perovskite CER/HER 전기촉매 개발
• 나노다공성(nanoporous) 전이금속 황화물, 인화물 CER/HER 전기촉매 개발
• 나노입자(nanoparticle)형 전이금속 황화물, 인화물 CER/HER 전기촉매 개발
o 촉매 활성 및 내구성 최적화
• CER/HER 촉매 수소 발생용 촉매 활성 평가
• CER/HER 촉매 가속화 시험 테스트
• CER/HER 촉매의 활성 및 안정성 최적화
o 촉매 구조-성능 상관관계 도출
• In situ 투과전자현미경, in situ X-선 흡광법(EXAFS, XANES), in situ X-선 회절분석(XRD)을 통한 촉매의 활성점 및 반응 메커니즘 연구
• 축적된 데이터를 바탕으로 촉매 구조와 성능 상관관계를 도출

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
• 국내외 수전해 관련 산업체와의 공동연구 자료로서 활용 및 산업체로의 기술이전을 통한 수익 창출
• CER 및 HER 활성, 내구성, 선택성 개선을 위한 저가 촉매 설계 및 합성 전략 확립 및 원천기술 확보
• 선박평형수 처리 효율 및 경제성 향상을 통한 블루오션 시장의 선제적 대응 및 국가 기술 경쟁력 확보에 기여
• 국내 조선업 경기 활성화 및 청정 기술력 선도를 통한 신성장 동력 확보
• 국내 환경 및 신재생 에너지 관련 우수한 연구 인력 양성 및 배출

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• Ⅰ 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1. 사업개요 ... 6
• Ⅱ 연구수행내용 및 성과 ... 14
• 1. 연구내용 및 최종연구결과 ... 14
• 2. 연구결과의 중요성 ... 35
• 3. 연구성과 ... 38
• 4. 구체적인 연구성과 ... 42
• Ⅲ 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 50
• 1. 목표 ... 50
• 2. 목표 달성여부 ... 55
• Ⅳ 연구개발성과의 활용 계획 ... 59
• 1. 연구결과에 대한 활용 및 기대효과 ... 59
• 붙임. 참고문헌 ... 61
• 끝페이지 ... 62