초록 ▼

1. 연구목표
1) 최종목표
- 재생에너지 연계 전기화학 기반 고부가 산화반응 및 이산화탄소 환원반응 융합기술 개발 및 Demo Plant 실증
2) 2019년도 목표(2단계, 1년차)
- 전기화학적 이산화탄소 전환 CO 제조를 위한 고효율 고수명 신규 촉매 및 액상매체 개발 (전류효율 95%, 과전압 <600 mV)
- 전기화학적 미활용 탄소원 등의 촉매 산화 반응을 위한 Bench-scale 촉매 반응 시스템 및 고성능 촉매 설계 기술 개발
(산 및 알데하이드 등의 고부가 화학제품 선택도 >80%

1. 연구목표
1) 최종목표
- 재생에너지 연계 전기화학 기반 고부가 산화반응 및 이산화탄소 환원반응 융합기술 개발 및 Demo Plant 실증
2) 2019년도 목표(2단계, 1년차)
- 전기화학적 이산화탄소 전환 CO 제조를 위한 고효율 고수명 신규 촉매 및 액상매체 개발 (전류효율 95%, 과전압 <600 mV)
- 전기화학적 미활용 탄소원 등의 촉매 산화 반응을 위한 Bench-scale 촉매 반응 시스템 및 고성능 촉매 설계 기술 개발
(산 및 알데하이드 등의 고부가 화학제품 선택도 >80%, 전극 면적: 5-7 cm² 이상)
- 재생에너지 연계 전기화학 기반 고부가 산화반응 및 이산화탄소 환원반응 융합기술 개발

2. 주요 연구내용
전기화학기반 이산화탄소 환원 반응 및 고부가 산화 반응 융합기술 개발
- 이산화탄소 및 저급 원료/미활용 탄소원의 전기분해를 통해 CO/H₂ 및 고부가화학제품 생산을 위한 전기화학 산화/환원 반응 연구 및 촉매 화학 공정 기술 개발
- 신규 촉매 및 신액상매체를 활용한 이산화탄소의 활용성 증진연구
- 저급원료 고효율 고도산화공정을 위한 신규 촉매 개발 및 스크리닝
- 전기화학 생성 혼합물 동시 전환을 위한 촉매화학공정기술개발
- 산화/환원 동시 활용 융합 시스템 기술 개발

3. 주요 연구개발 결과 및 성과
1) 전기화학적 이산화탄소 전환 CO제조를 위한 신규 촉매 및 액상 매체 개발
- 은 나노구조체의 두께 조절을 통한 CO/H₂ 선택도 조절 가능기술 확보 및 약 500 mV의 낮은 과전압에서 90% 이상의 CO 선택도 확보
- 전기화학적 이산화탄소 전환에서 이온성액체 활용 반응 메커니즘 및 이온성액체와 물의 비율에 따른 CO/H₂ 생성 효율 변화 이해
2) 전기화학적 고부가 산화반응기술 개발
- 글리세롤 전기화학적 산화 반응으로부터 포름산 생산 반응 공정 개발
- 글리세롤 전기화학 산화 반응 및 수소생성 반응에 효율적인 고성능 촉매 설계 기술 세계 최초 개발 (Appl. Catal. B. 및 J. Catal. 논문 게재, 연합뉴스 전자신문 등 관련 연구성과 언론보도)
3) 재생에너지 연계 전기화학 기반 고부가 산화반응 및 이산화탄소 환원반응 융합기술 개발
- 전기화학 기반 고부가 산화반응 및 이산화탄소 환원반응을 위한 반응기 개발 및 반응 조건 최적화
- 전기화학 기반 글리세롤 산화 및 이산화탄소 환원 통합반응

4. 활용분야 및 계획
전기화학기반 이산화탄소 환원 반응 및 고부가 산화 반응 융합기술 개발
- 산화반응 동반 이산화탄소 환원 반응을 통한 고부가 화합물 제조
- 이산화탄소 배출 저감 및 전체 공정의 에너지 저감

5. 기대효과
- 본 기술의 개발을 토대로 기존 CCU 공정의 문제점인 전체 공정의 에너지를 줄이고 공정 중에 발생되는 고부가가치 화학제품의 생산을 통한 경제성을 확보하는 것이 가능하리라 판단됨.
- 태양열, 풍력 등의 신재생에너지를 활용한 에너지 및 이산화탄소 저감효과 증대
- 기존 Water Electrolyzer, Fuel Cell 등의 신재생 에너지 산업과 연계한 기술 개발로 관련 산업들에 파급효과
- 이산화탄소 전환기술에 있어 에너지 저감 및 경제성 향상 측면에서의 통합 원천 특허 확보 가능성

6. 차년도 or 2단계 연구계획
1) 전기화학 기반 산화-환원 융합 시스템 요소기술 수정 개선
- 전기화학적 저급 알코올 및 미활용 탄소원 등의 촉매 산화 반응을 위한 고선택 촉매 반응 시스템 최적 공정설계 및 최적화 기술 개발 (산 및 알데하이드 등의 고부가 화학제품 선택도>90%)
2) 요소기술로는 이산화탄소 환원 반응, 저급 원료/미활용 탄소원 고부가 산화반응, 1차생성물의 고부가 화학제품 생산을 위한 촉매화학반응 등의 최적 촉매 개발, 경제성 확보를 위해 실용화 scale-up 설계

7. 출구전략
- scale-up 및 실증화 연구 진행
- 난분해성 폐기물 고도 전기 산화 등 spin-off 부처 과제 도출
- 신재생에너지 활용 CCU 기술의 국가정책 제안 및 산업계 적용

(출처 : 요약서 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 2019년 주요사업 연구결과 요약서(소과제) ... 2
• 2019년 주요사업 연구결과 보고서 ... 4
• 1. 연구개발 목표 ... 8
• 가. 최종 연구목표 ... 8
• 나. 당해 연도 연구목표 ... 8
• 2. 주요 연구내용 ... 10
• 가. 과년도 추진경과 ... 10
• 나. 당해 연도 주요 연구내용 ... 10
• 3. 주요 연구개발 결과(연구개발목표의 달성도) ... 53
• 가. 전기화학적 이산화탄소 환원반응 원천기술 개발 ... 53
• 나. 전기화학적 미활용 탄소원 등의 촉매 산화 반응을 위한 Bench-scale 촉매 반응 시스템 및 고성능 촉매 설계 기술 개발 ... 54
• 다. 재생에너지 연계 전기화학 기반 고부가 산화반응 및 이산화탄소 환원반응 융합기술 개발 ... 54
• 4. 연구개발의 성과 ... 55
• 가. 과제별 기술성취수준 ... 55
• 나. 정성적 성과 ... 55
• 다. 정량적 성과(건수/금액) ... 55
• 5. 연구성과 활용계획 ... 57
• 6. 기대효과 ... 58
• 가. 과학기술적 관점 ... 58
• 나. 경제적 관점 ... 58
• 다. 사회적 관점 ... 58
• 첨부1) 중장기 연구개발로드맵 ... 59
• 끝페이지 ... 59