초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
패각 소성공정 기반 발생 CO₂ 기반 24 kg-CaCO₃/day급 고효율(경질탄산칼슘전환율 95%) 연속형 액상탄산화시스템 개발

○ 전체 내용
- 주입배가스 내 CO₂ 포집효율 향상을 위한 기초 반응조건 최적화
- 목표 CO₂ 포집률: 90%
- 패각에서 추출된 유효성분 및 2차 소성로에서 배출되는 CO₂를 활용한 탄산칼슘 전환율 향상기술 개발
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□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
패각 소성공정 기반 발생 CO₂ 기반 24 kg-CaCO₃/day급 고효율(경질탄산칼슘전환율 95%) 연속형 액상탄산화시스템 개발

○ 전체 내용
- 주입배가스 내 CO₂ 포집효율 향상을 위한 기초 반응조건 최적화
- 목표 CO₂ 포집률: 90%
- 패각에서 추출된 유효성분 및 2차 소성로에서 배출되는 CO₂를 활용한 탄산칼슘 전환율 향상기술 개발
- 목표 경질탄산칼슘 전환율: 95%
- 탄산칼슘의 다형태성(polymorphism)별 생성조건 규명 및 반응조건 최적화를 통한 경질탄산칼슘 소재화 요소기술 개발
- 경질탄산칼슘의 순도, 결정화도, 입자크기, 백색도 등 개질 고려인자 설정 및 제어·개질을 위한 소재화 기술 연구개발
- 경질탄산칼슘 순도: 95%, 결정화도: 95%
- 목표 입자크기, 백색도: 산업기준에 따름
- 24 kg-CaCO₃ 생산급 연속형 액상탄산화시스탬 개발
- 경질탄산칼슘 기반 3건(식품첨가제, 칼슘파우더 등)의 제품화 기술 개발

○ 1단계
□ 목표
- 산화칼슘 수화물-이산화탄소의 경질탄산칼슘 생성 메커니즘 규명
- 생성 탄산칼슘 고품질화를 위한 성상제어 연구

□ 내용
- CaO 수화물과 CO₂의 반응메커니즘 규명 및 포집성능 데이터 확보
- CaO-CO₂ 반응 시 접촉효율 향상을 통한 포집방안 증가방법 제시
- CaO-CO₂ 반응 시 pH 변화의 따른 흡수효율 저하 개선방안 제시
- 패각자원활용 최종생성물 고품질화를 위한 성상제어 기초인자 도출 및 결정화도 달성
- 경질탄산칼슘 전환율 증대를 위한 최적반응조건 도출 및 Batch 반응기 설계 및 제작
- 경질탄산칼슘 생성반응에 대한 열역학적/동역학적 분석에 따른 영향인자 도출, 목표순도 달성
- (참여기업연계) 생성 탄산칼슘의 다형태성 성상(polymorph)별 특성 연구 및 활용처∙적용가능 산업군 수요조사
- 액상 탄산화 장치를 활용한 경질탄산칼슘 목표 생성량 및 순도 달성
- 성상제어를 위한 반응계 내 생성조건 규명, 인자별 실험데이터 도출
- CaO-CO₂의 고효율 전환을 위한 CO₂ 포집능 개선

○ 2단계
□ 목표
- Lab-scale/연속식 반응기 기반 CaCO₃ 목표 생성률 및 순도 달성, 소재화 기준 확립에 따른 목표치 달성 및 시제품제작
- Scale-up 반응기의 경질탄산칼슘 목표 생성량 및 순도 달성, 소성-소석회-경질탄산칼슘까지의 pilot plant 연속운용
- 장기 연속공정 신뢰도 확보 및 패각 내 유효성분 활용 제품화/상용화 기술개발

□ 내용
- Lab-scale/Batch 반응기 기반 CaO→CaCO₃ 목표 전환율 달성
- Lab-scale/연속식 반응기 신규 설계 및 제작을 통한 시운전 데이터 도출 및 영향인자 분석(Scale-up 대응데이터 확보)
- Lab-scale/연속식 반응기 기반 생성 경질탄산칼슘의 목표 순도 달성 (고부가가치화 연구)
- (참여기업연계) 결정화도, 입자크기, 백색도 등에 대한 경질탄산칼슘의 소재화 기준 확립 및 목표수치 달성 연구
- (참여기업연계) Lab-scale/연속식 반응기 기반 시제품 제작, 상용화 제품 기준에 따른 성능 Test
- Scale-up 반응기 구축 및 운용에 따른 경질탄산칼슘 전환율 확보
- Scale-up 반응기 기반 경질탄산칼슘 목표 생성량 및 순도 달성
- (고등기술연구원 연계) 소성-소석회-경질탄산칼슘 생성까지의 pilot plant 연속공정 실운용 및 시운전 데이터 도출, 영향인자 분석)
- (참여기업 연계) Scale-up 반응기 기반 시제품 제작 및 상용화 제품 기준에 따른 성능 Test
- (고등기술연구원 연계) 공정 운전효율향상 및 안전도 개선
- (고등기술연구원 연계) 액상탄산화장치 연속식 반응기 장기운전의 진행을 통해 공정 신뢰도 확보
- (참여기업연계) 고품질 경질탄산칼슘 제품기준 확립 및 개선
- (참여기업연계) 시제품 제작 및 상용화 제품 기준에 따른 성능 Test

○ 해당 연도
□ 목표
- 산화칼슘 수화물-이산화탄소의 경질탄산칼슘 생성 메커니즘 규명

□ 내용
- CaO 수화물과 CO₂의 반응메커니즘 규명 및 포집성능 데이터 확보
- 패각자원활용 최종생성물 고품질화를 위한 성상제어 기초인자 도출 및 결정화도 달성
- 경질탄산칼슘 전환율 증대를 위한 최적반응조건 도출 및 Batch 반응기 설계 및 제작
- 경질탄산칼슘 생성반응에 대한 열역학적/동역학적 분석에 따른 영향인자 도출, 목표순도 달성

□ 연구개발성과
최종 개발성과
- 논문: SCI(E)학술지 13건 작성(논문순위보정 영향력지수 72.5% 이상 국내외 SCI(E)급 저널 대상)
특허: 국내 출원 9 건, 국내 등록 3건 목표, 등록특허 SMART 분석 결과 평균 BB등급 이상의 특허를 출원 및 등록 목표
- 보고서 원문: 1,2단계에 걸쳐 본 제안 연구 관련 보고서 2건 작성
- 연구시설,장비: 액상탄산화장치 설계 및 개발
- 기술요약 정보: 본 제안연구 기술의 기술요약 정보 제공
- 화합물: 본 제안연구 기술의 최종생성물로 생성되는 다양한 성상의 경질탄산칼슘 생산(공정 상 전환 및 수득률에 대한 수치는 공인인증성적서 또는 전문가 입회평가에따른 검증 진행)
- 정보: 제안 연구기술에 대한 정보 및 특허정보 제공
- 실물: 고품질 경질탄산칼슘 생산기술로 생산된 최종생성물의 실물 및 시제품 제공

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 활용계획: 패각폐기물 내 칼슘이온 및 열분해 배가스 내 CO₂를 활용한 고품질 경질탄산칼슘의 제품화 및 CO₂ 포집 관련 요소기술을 활용한 기후변화 대응분야신산업 창출
- 기대효과:
① 기술적 측면: 열분해 배가스에서의 CO₂ 선택적 포집 및 분리정제기술에 대한 원천기술 확보, 패각함유 칼슘이온과 배가스 내 CO₂ 간 결정화 반응을 통한 고품질 경질탄산칼슘 생산기술의 국산화, 산업군별 최적 성상의 선택적 생성을 위한 경질탄산칼슘 성상제어기술 확보
② 사회·경제적 측면: 폐기물 유래물질의 활용을 통한 고품질 경질탄산칼슘의 활용산업 활성화, 패각 유래 페기물의 효율적 처리 및 경제적 활용을 통해 어패류 다생산 지자체 맞춤형 폐기물처리방안 제공
③ 환경적 측면: 폐기물의 이동, 소각/매립에 투입되는 에너지 절감, 굴 패각 폐기물의 효율적처리 및 소재화기술 제공, 기후변화 영향 최소화

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 가. 연구개발의 개요 ... 8
• 나. 연구개발 대상의 국내·외 현황 ... 13
• 다. 기술개발의 차별성 ... 16
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 19
• (1) 1단계 1차년도 ... 19
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 54
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 54
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 55
• 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 56
• 5) 연구개발비 사용실적 ... 57
• 4. 다음 연도 연구개발계획 ... 58
• 1) 연구개발 목표 및 내용 ... 58
• 2) 연구개발 추진전략 ... 58
• 3) 연구개발 일정 및 기대 성과 ... 60
• 5) 연구개발비 사용 계획 ... 62
• 6) 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 63
• 5. 단계별 연구개발계획 개요 ... 66
• 1) 연구개발 목표 및 내용 ... 66
• 2) 연구개발 추진전략 ... 77
• 3) 연구개발 일정 ... 81
• 4) 단계별 연구개발비 사용 계획 ... 83
• 끝페이지 ... 84