보고서 정보
주관연구기관 |
경희대학교 Kyung Hee University |
연구책임자 |
고석오
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2022-03 |
과제시작연도 |
2021 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO202200013500 |
과제고유번호 |
1711140597 |
사업명 |
개인기초연구(과기정통부)(R&D) |
DB 구축일자 |
2022-10-19
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키워드 |
탄소촉매.의약물질.촉매산화.메커니즘.물 재이용.carbonaceous catalysts.pharmaceuticals.catalytic oxidation.mechanisms.water reuse.
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초록
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연구개요
의약물질의 고효율 제거를 위한 새로운 탄소계 촉매와 그 공정기술을 연구 및 개발한다. 이를 위하여, 최적 탄소촉매 특성을 도출하고 개발 및 그 특성을 분석한다. 또한, 탄소촉매, 산화제, 오염물의 상호작용과 촉매산화 메커니즘을 파악한다. 또한, 실용화 가능성을 검토하고, 실 폐수를 이용한 연속식 실험으로, 적용 가능성을 검증한다. 궁극적으로, 안전한 용수과 재이용수를 공급하고 의약물질이 수생태계에 미치는 악영향을 최소화하고자 한다.
연구 목표대비 연구결과
-최종 목적: 하수처리 유출수 내 항생제와 부
연구개요
의약물질의 고효율 제거를 위한 새로운 탄소계 촉매와 그 공정기술을 연구 및 개발한다. 이를 위하여, 최적 탄소촉매 특성을 도출하고 개발 및 그 특성을 분석한다. 또한, 탄소촉매, 산화제, 오염물의 상호작용과 촉매산화 메커니즘을 파악한다. 또한, 실용화 가능성을 검토하고, 실 폐수를 이용한 연속식 실험으로, 적용 가능성을 검증한다. 궁극적으로, 안전한 용수과 재이용수를 공급하고 의약물질이 수생태계에 미치는 악영향을 최소화하고자 한다.
연구 목표대비 연구결과
-최종 목적: 하수처리 유출수 내 항생제와 부산물과 이들에 의한 항생제 내성, 독성, 수생태계 영향을 최소화할 수 있는 고효율 탄소촉매 개발 및 적용 공정 개발
-연차별 목표 및 결과
*1차 년도 (최적 탄소촉매 특성 도출): 문헌 연구와 활성탄, MWCNT, biochar 등의 공극구조, 결정구조, 작용기, 산도/염기도 등을 분석하고, 이들에 의한 의약물질 제거속도를 회분식 실험에 의해 평가하였다. 탄소촉매의 항생제 제거 메커니즘을 radical 파악 등에 의해 연구하고, 탄소촉매 물성과 성능의 상관관계를 검토하여, 최적 탄소촉매 특성을 도출하였다. 또한, 실용화능 검토를 위하여, 역삼투 농축수 중의 의약물질 제거능을 평가하였다.
*2차 년도 (최적 탄소촉매 개발 및 재생/재이용 특성 검토): ▶ 열 개질 biochar, 다양한 입도의 입상활성탄, 산화 MWCNT (Ox-MWCNT), graphitic nano-ribbon (GNR), N doped MWCNT (N-MWCNT), 산화 및 N doped MWCNT (Ox-N-MWCNT), Fe/N doped MWCNT (Fe/N-MWCNT), 열 개질 분말활성탄 등을 제조하고, 그 특성을 분석하였다. 이들에 의한 의약물질 제거능을 회분식 실험에 의해 평가하고, 반응산물을 검토하였으며, 의약물질 제거 메커니즘을 연구하여, radical pathway와 non-radical pathway의 역할을 파악하였다. 이들의 특성에 따른 의약물 질 제거능을 평가하였다.
*3차 년도 (탄소촉매 공정 개발): ▶ 실폐수에 공존하는 음이온 (chloride, sulfate, nitrate)이 MWCNT, N-MWCNT, Ox-N-GNR, Re-N-GNR 등의 의약물질 제거에 미치는 영향을 평가하고, 음이온 존재 시, 의약물질 촉매산화 메커니즘을 검토하였다. 또한, 연속식 실험장치를 구축하고, 공정 조건 (주입량, 수리학적 체류시간)을 최적화하였으며, 실제 하수처리 유출수를 대상으로 정상상태 의약물질 제거능을 검토하였다.
연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
-학문적 활용계획, 기대효과: 상세 연구가 부재한 탄소촉매의 산화분해 메커니즘 연구로, 탄소계 소재의 새로운 연구 및 응용 분야를 개척하며, 관련 연구방법 및 응용의 패러다임을 제공할 수 있다.
-기술적 활용계획, 기대효과: 적용 범위가 넓고 시스템 구성이 용이한 소재 및 공정으로, 정수, 지하수 처리, 하폐수 재이용 등, 다양한 분야에서 응용이 가능하며, 미량오염물질 제거기능을 함께 갖춘 차세대 하폐수 처리 시스템을 제안할 수 있다.
-환경적 활용계획, 기대효과: 2차오염이 없는 친환경 의약물질 제어 소재를 제공하며, 의약물질의 수계 유입을 최소화하여, 안전한 수계환경 조성과 하수처리 재이용수 공급에 공헌할 수 있다.
-경제ㆍ산업적 활용계획, 기대효과: 새롭게 창출되는 미량오염물질 제거 및 하수처리수 재이용 시장에서, 수익 창출, 수출사업화 등을 달성할 수 있다. 또한, 융복합 소재 및 공정으로, 다양한 분야의 기술개발, 고용 창출 등을 달성할 수 있다.
-정책ㆍ제도적 활용계획, 기대효과: 미량오염물질 제어를 위한 국내 및 국제 정책 및 제도 수립에 과학적 근거들을 제공할 수 있다.
(출처 : 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 연구결과 요약문 ... 2
- 목차 ... 3
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
- 2.1 연구내용 및 결과 (1차년도) ... 5
- 2.2 연구내용 및 결과 (2차년도) ... 9
- 2.3 연구내용 및 결과 (3차년도) ... 12
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
- 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
- 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
- 6. 참고문헌 ... 18
- 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
- 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
- 끝페이지 ... 37
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