최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
다음과 같은 기능을 한번의 로그인으로 사용 할 수 있습니다.
NTIS 바로가기다음과 같은 기능을 한번의 로그인으로 사용 할 수 있습니다.
DataON 바로가기다음과 같은 기능을 한번의 로그인으로 사용 할 수 있습니다.
Edison 바로가기다음과 같은 기능을 한번의 로그인으로 사용 할 수 있습니다.
Kafe 바로가기주관연구기관 | 무림P&P |
---|---|
연구책임자 | 곽기섭 |
참여연구자 | 윤혜정 , 신지훈 , 서영수 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2020-11 |
과제시작연도 | 2020 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO202200005570 |
과제고유번호 | 1415166862 |
사업명 | 나노융합산업핵심기술개발(R&D) |
DB 구축일자 | 2022-07-30 |
키워드 | 셀룰로오스 나노파이버.표백 크라프트 펄프.전처리.에너지 저감.필름.복합소재. |
3. 개발결과 요약
□ 최종목표
○ 크라프트 펄핑-전처리 연계 10 kg/day 이상의 대용량 CNF 제조 기술 개발
- 에너지 저감 기술 적용 CNF 대량 제조 기술 개발
· 저비용 CNF 제조를 위한 전처리 요소 기술 개발
· 저비용 CNF 제조 공정 기술 개발
· 직경 100 nm 이하, 길이 2 ㎛ 이상인 CNF 제조
· 보관 안정성 확보 기술 개발
· 제조된 CNF의 품질제어를 위한 공정 평가 방법 연구
- CNF 응용성 탐색 및 응용제품에 따른 요구 물성 제안
3. 개발결과 요약
□ 최종목표
○ 크라프트 펄핑-전처리 연계 10 kg/day 이상의 대용량 CNF 제조 기술 개발
- 에너지 저감 기술 적용 CNF 대량 제조 기술 개발
· 저비용 CNF 제조를 위한 전처리 요소 기술 개발
· 저비용 CNF 제조 공정 기술 개발
· 직경 100 nm 이하, 길이 2 ㎛ 이상인 CNF 제조
· 보관 안정성 확보 기술 개발
· 제조된 CNF의 품질제어를 위한 공정 평가 방법 연구
- CNF 응용성 탐색 및 응용제품에 따른 요구 물성 제안
□ 개발내용 및 결과
○ 에너지 및 비용 절감을 위한 전처리 기술 개발
- 다양한 등급의 CNF를 제조하기 위한 전처리 기술 확보
· 기계적 전처리 : 리파이닝
· 생물학적 전처리 : 효소
· 화학적 전처리 : 카르복시메틸화, TEMPO 산화
- 전처리 공정 효율 향상 및 비용 절감 기술
· 효소 전처리 : 효소 반응 농도 향상
· 카르복시메틸화 및 TEMPO 산화전처리
: 효소 반응 농도 향상 및 약품 저감
○ CNF 파일럿 스케일 제조 기술 개발
- 대용량 전처리 및 나노화 (고압균질기) 설비 구축을 통한 배치식 전처리-나노화 연계 공정 확립
- 대용량 전처리/나노화 공정 적용을 통한 CNF 파일럿 스케일 제조 검증
· 1일 처리 용량 : 32.7 kg/day (전건)
· 나노화 소요 에너지 : 1,467 kWh/ton
○ CNF 그레이드 정립 및 품질 관리 기술 개발
- 전처리 방법에 따른 CNF 그레이드 다양화
- CNF의 품질 평가 항목 및 평가 방법 확립
· 물리적 특성 : 평균 직경/길이 및 분포, 레올로지 등
· 화학적 특성 : 조성, 산 함량, 고유점도 등
· 기타 : 외형, 고형분, 투과도 등
○ CNF의 응용성 확대를 위한 기초 공정기술 개발
- CNF의 보관 안정성 확보 기술
· 미생물에 대한 보관 안정성 확보를 위한 항균 소재 선정 및 3개월 보관 시 점도 변화율 5.0% 이내 유지
- 우수한 재분산 특성을 가지는 CNF 건조 기술
· 수계 분산성이 우수한 CNF의 물성 조건 확보
· 첨가제를 활용한 수계 분산성 향상 기술 확보
- CNF의 필름화 기술
· 필름의 평활도 제어 및 투명성 개선
· 배리어 특성 개선을 위한 소수성화 및 무기 복합화
- CNF의 표면 개질을 통한 고분자 복합화 기술
· 고분자와의 분산성 향상을 위한 CNF의 표면 무기질화
· 표면 처리 CNF와 고분자의 복합화 공정 기술
□ 기술개발 배경
○ CNF는 탄소배출 규제, 플라스틱 사용 금지 등 글로벌 환경 규제로 인한 친환경 소재의 개발요구 증가와 더불어 소재 자체의 물리/화학적인 특징 및 적용 분야 잠재성으로 인하여 많은 주목을 받고 있지만, 높은 제조 단가로 인하여 그 응용분야가 제한적임.
○ 일본을 선두로 화장품, 잉크 및 도료, 신발 등에 CNF를 적용하여 상용화가 시작되었으나, 국내는 CNF를 대량으로 제조할 수 있는 업체가 전무한 상황이며, CNF 소재는 수입 의존형 소재가 될 가능성이 매우 높음.
○ CNF를 저비용으로 생산하기 위해서는 원소재 특성화, 전처리, 나노화 등 여러 가지 공정에 대한 기술개발이 필수적이며, 특히, 약품 저감/최적화를 통한 전처리 비용 절감과 기계적 처리 (분쇄) 횟수 감소를 통한 나노화 소요에너지 저감이 매우 중요함.
○ 이러한 요소 기술 개발에 기반한 CNF의 대용량 스케일업 제조 평가 및 검증, 그리고 CNF 품질 관리 및 보관성 확보에 대한 부분도 고려되어야 함.
○ 뿐만 아니라 여러 응용 분야에 활용될 수 있도록 다양한 응용가능성에 대한 검토가 필요하며, 적용 분야에 맞는 CNF의 등급별 (그레이드별) 제조가 필수적임.
□ 핵심개발 기술의 의의
○ 무림피앤피 보유 크라프트 펄핑 공정에서 제조한 원소재(펄프)를 활용하여 전처리 및 나노화 공정을 통해 CNF를 제조하였으며, 적용분야별 확장성을 위해 다양한 그레이드의 CNF 제조와 더불어 비용 절감 기술을 적용한 대용량 스케일업 CNF 제조를 검증함. 이를 통해 대용량 CNF의 국내 제조 기반을 마련함.
○ 특허 동향 분석 및 회피 전략 수립에 근거하여 원소재의 특성에 최적화된 전처리 조건 및 공정 기술 개발, 그리고 나노화 공정 시 고압균질기 주요 요소 부품의 국산화 및 설비 운영 최적화 기술 개발을 통해 CNF 제조 비용을 절감함으로써 가격경쟁력을 확보함.
○ 뿐만 아니라, CNF의 보관 안정성 확보, 건조 기술 등 후처리 공정 개발을 비롯한 CNF의 필름화 및 표면개질에 의한 고분자 복합화 기술 개발을 통해 응용 분야를 확대함으로써 CNF의 제품 적용 가능성을 향상시킴.
○ 바이오매스를 원소재로 사용한 CNF의 국내 자체 제조 기술 개발을 통해 기존 셀룰로오스 소재의 해외 의존성을 탈피하고, 고기능성 및 응용 잠재성을 지닌 친환경 신소재인 CNF에 기반한 소재 시장의 기반을 구축할 수 있을 것으로 기대함.
□ 적용 분야
○ 바이오 복합소재
- 고강도, 고종횡비/비표면적 등 → 자동차 내/외장재, 복합소재
○ 화장품
- 보습성, 고점도 등 → 기능성 화장품, 하이드로겔
○ 필름 및 패키징
- 산소 배리어, 투명성 등 → 의약품 및 식품 포장재
○ 제지
- 강도 향상 → 지력증강제, 코팅 첨가제
(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 4p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
---|---|
연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
Copyright KISTI. All Rights Reserved.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.