초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
본 연구는 저가의 고품질 그래핀의 대량 생산을 위하여 저가형 흑연이나 석탄과 같은 저가의 카본 소스를 이용하여 전처리 과정을 거친 후, 화학적 처리 산화, 액상 박리, 전기화학적 박리를 통한 흑연의 층간삽입화합물을 제조하고, 이를 이용한 팽창 흑연을 제조하는 기술을 개발하고자 한다. 아울러 높은 전기전도도 및 열전도도를 가지는 고품질의 그래핀 제조를 위하여 액상 박리방법과 전기화학적 박리 방법에 의하여 산화 그래핀을 제조하고 제조된 그래핀의 다양한 분석을 통하여 산화 그래핀의 규격

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
본 연구는 저가의 고품질 그래핀의 대량 생산을 위하여 저가형 흑연이나 석탄과 같은 저가의 카본 소스를 이용하여 전처리 과정을 거친 후, 화학적 처리 산화, 액상 박리, 전기화학적 박리를 통한 흑연의 층간삽입화합물을 제조하고, 이를 이용한 팽창 흑연을 제조하는 기술을 개발하고자 한다. 아울러 높은 전기전도도 및 열전도도를 가지는 고품질의 그래핀 제조를 위하여 액상 박리방법과 전기화학적 박리 방법에 의하여 산화 그래핀을 제조하고 제조된 그래핀의 다양한 분석을 통하여 산화 그래핀의 규격화 기술 및 양산 기술을 개발하고자 한다. 또한 그래핀 제조 효율을 증대하기 위한 다양한 복합 제조기술에 대해서도 동시에 개발하고자 한다.
○ 전체 내용
● 저가 흑연/석탄 등과 같은 저가형 카본소스의 전처리 기술 개발
- 저가형 흑연이나 석탄 등의 카본 소스의 층간을 넓히기 위한 층간 삽입제 개발
- 삽입제의 층간 삽입 기술 및 층간 팽창 거동 연구
- 카본 소스내의 불순물 제거를 위한 전처리 기술 및 재응집 방지 기술 개발
● 전처리된 흑연을 이용한 흑연 층간삽입화합물 제조 기술 개발
- 화학적 산처리에 의한 흑연 층간삽입 화합물 제조 기술 개발
- 액상 박리 방법을 통한 고품질 흑연 층간삽입 화합물 제조 기술 개발
- 전기화학적 박리 방법을 통한 고품질 흑연 층간삽입 화합물 제조 기술 개발
● 층간삽입혼합물을 이용한 고품질 팽창 흑연 제조 기술 개발
- 열충격 방법에 의한 층간삽입혼합물을 급팽창시켜 팽창 흑연 제조
- 마이크로 웨이브를 이용한 팽창 흑연 제조 기술 개발
● 팽창 흑연을 이용한 고품질 산화 그래핀 제조 기술 개발
- 액상 박리 방법을 통한 고품질 산화 그래핀 제조 기술 개발
- 전기화학적 박리 방법을 통한 고품질 산화 그래핀 제조 기술 개발
- 제조된 산화 그래핀의 정제 및 고순도화 기술
● 대량 생산을 위한 산화 그래핀 제조 시스템 안정화 및 공정 최적화
- 액상 박리 공정을 통한 고품질 산화 그래핀 제조 공정의 안정화 및 최적화
- 대량 생산을 위한 전기화학적 박리방법을 통한 제조 공정의 최적화
- 양산 시스템에서의 산화 그래핀의 정제 기술 개발
● 산화 그래핀의 크기별 분리를 위한 분별기술 개발 및 규격화
- 양산 시스템을 고려한 산화 그래핀의 분별 기술
- 대량 생산을 위해 제조된 산화 그래핀의 규격화
- 산화 그래핀 양산을 위한 batch 타입에서 연속 공정으로의 변화 연구
- 프로토 타입의 양산 시스템에서 제조된 그래핀의 분석 기술 및 최적화
○ 1단계(해당 시 작성)
◎ 목표
대량생산이 가능하도록 저렴하고 고품질의 산화그래핀 제조를 위한 그라파이트의 전처리 기술을 개발함 및 고효율 전처리 삽입제 개발
◎ 내용
● 저가 흑연이나 석탄등과 같은 저가형 카본소스의 전처리 기술 개발
● 친환경, 고효율 층간 삽입제 개발
● 전 처리된 흑연을 이용한 흑연 층간 삽입화합물 제조 기술 개발
● 층간 삽입 혼합물을 이용한 고품질 팽창 흑연 제조 기술 개발
○ 2단계(해당 시 작성)
◎ 목표
대량생산이 가능하도록 저렴하고 고품질의 산화그래핀 제조를 위한 그라파이트의 전처리 기술을 개발함 및 고효율 전처리 삽입제 개발
◎ 내용
● 팽창 흑연을 이용한 고품질 산화 그래핀 제조 기술 개발
● 대량생산을 위한 산화 그래핀 제조 시스템 안정화 및 최적화
● 산화그래핀의 크기별 분리를 위한 분별기술 개발
● 산화그래핀 제조시스템 규격화 및 양산기술 개발

□ 연구개발성과
● 저렴한 저순도 탄소원료를 기반으로 한 고품질 팽창 흑연 제조 기술 확보
● 친환경 용액공정 및 전기화학적 공정을 통한 고품질 산화그래핀 제조 공정 기술 개발
● 대량 생산 시스템에 의해 제조된 산화 그래핀의 분별 기술 확보 및 공정 모듈개발
● 고순도 GO 및 팽창흑연 개발을 위한 고효율 정제공정 확보

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
본 연구를 통하여 확보된 저가의 팽창 흑연 제조 기술은 기존의 고가 팽창 흑연이 사용되고 있는 소재를 대체할 수 있으며, 친환경적이면서 저가 고품질 산화 그래핀의 양산 기술은, 에너지 저장 및 변환 디바이스 전극 소재, 유연 전극, 태양 전지 등 다양한 분야에 적용될 것임. 액상 박리 방법과 전기 화학 방법에 의해 제조된 산화 그래핀은 저가이면서 고품질의 그래핀을 제조 할 수 있어, 전기 전도성과 열전도도가 높아 다양한 산업에 널리 이용될 수 있음. 또한 생산된 산화 그래핀의 분별기술을 개발하여 그 용처에 적합한 높은 순도를 가지를 그래핀을 분류하고 표준화하여 쉽게 다양한 산업분야에서 적용이 가능하게 할 것임. 본 연구에서 개발된 그래핀의 양산 제조 기술을 산업체에 기술 이전하여 저렴한 산화 그래핀이 양산 될 수 있도록 할 것임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• (1) 1차년도 (2016년) ... 6
• (2) 2차년도 (2017년) ... 7
• (3) 3차년도 (2018년) ... 14
• (4) 4차년도 (2019년) ... 22
• (5) 5차년도 (2020년) ... 32
• (6) 6차년도 (2021년) ... 38
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 44
• 1) 연구수행 결과 ... 44
• 2) 목표 달성 수준 ... 61
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 61
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 61
• 2) 자체 보완활동 ... 62
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 62
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 63
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 63
• 끝페이지 ... 64