초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 수처리 산화전극의 작동기작 규명 및 성능 평가기법 확립을 통한 목적 맞춤형 전극 소재 설계기법 및 운전조건 선정 가이드라인 구축을 최종 목표로 함.
이를 달성하기 위해, 다음의 세부 목표를 가짐.
1) 다종 산화제 동시 정량화기법 개발
2) 수처리 기작 규명기법 개발
3) 수처리 성능 평가기법 표준화
4) 양극 소재 특성결정인자 (Descriptor) 도출
5) 목적 맞춤형 전극 설계(소재 및 운전 조건) 기법 개발

□ 연구 목표대비연구결과
1) 다종 산

□ 연구개요
본 연구는 수처리 산화전극의 작동기작 규명 및 성능 평가기법 확립을 통한 목적 맞춤형 전극 소재 설계기법 및 운전조건 선정 가이드라인 구축을 최종 목표로 함.
이를 달성하기 위해, 다음의 세부 목표를 가짐.
1) 다종 산화제 동시 정량화기법 개발
2) 수처리 기작 규명기법 개발
3) 수처리 성능 평가기법 표준화
4) 양극 소재 특성결정인자 (Descriptor) 도출
5) 목적 맞춤형 전극 설계(소재 및 운전 조건) 기법 개발

□ 연구 목표대비연구결과
1) 다종 산화제 동시 정량화기법 개발
Probe/scavenger 물질 이용, scanning electrochemical microscopy, electron spin resonance spectroscopy를 통한 7종 이상 산화제 정량화 기법 정립함
2) 수처리 기작 규명기법 개발
산화제 정량화 기법, electroanalysis, kinetic model, (Operando-)XAS 등을 기반하여 수처리 기작 규명 기법을 정립 및 개발함
3) 수처리 성능 평가기법 표준화
산화전극의 전기화학적 특성 (과전압, 활성, ECSA 등) 평가 기법과 산화제 발생성능 (CE, SR, EE 등) 및 수처리 성능 (CE, SEC, 경제성 등) 평가 기법 정립함
4) 양극 소재 특성결정인자 (Descriptor) 도출
총 19 종 이상 촉매에 대한 전기화학적 자유염소, 오존, 및 수산화 라디칼 발생반응의 특성결정인자 도출함
5) 목적 맞춤형 전극 설계(소재 및 운전 조건) 기법 개발
총 24 종 이상 산화전극에 대한 전기화학적 오존, 수산화 라디칼, 산소, 자유염소 발생 반응을 위한 맞춤형 전극 설계 기법 제시함

다음의 상기 100% 목표를 달성하며, JCR 상위 10% 학술지 6편 게재 (총 10편 게재) 및 한국 특허 1건 출원함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 다양한 전극과 대상 처리수 별로 분산된 기존 전기화학 수처리 연구를 통합하고, 이론적 모델링에만 의존했던 수처리 전극 분류 기준을 대체하여 전기화학 수처리 학문 분야에 혁신적 발전을 가져올 것으로 예상됨
- 개발된 전극 분석 기법 및 설계 기법은 실용성과 명확성을 바탕으로 전기화학 시스템을 사용하는 chloro-alkali, 연료전지, 배터리, 수전해, 전기도금 등의 타분야에도 활용 가능함
- 맞춤형 수처리 전극 및 운전 조건 설계 가이드라인은 정수, 하수, 폐수 등을 대상으로 전기화학 수처리의 광범위한 실용화를 가져올 것으로 기대됨
- 본 과제의 주요 연구성과인 고성의 오존 발생 전극을 응용하여 난분해성 폐수처리에 적용하고자 후속 연구(신진후속 중견연구자 과제)를 진행 중임
- 국내 출원된 특허로 해외 특허 출원 준비 중임

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 다종 산화제 동시 정량화 기법 개발: probe/scavenger compound, SECM, ESR 등을 이용한 수처리용 산화제 (7 종 이상)의 정량 평가 기법 확립 ... 4
• 2) 전기화학적 수처리 기작 규명기법 개발: 산화제 정량화 기법, Electroanalysis, Kinetic model, (Operando-)XAS 기반 수처리 기작 규명 기법 개발/적용 ... 6
• 3) 수처리 성능 평가기법 표준화: 산화전극의 전기화학적 특성, 산화제 발생 성능, 및 수처리 성능 평가 기법 정립 ... 8
• 4) 양극 소재 특성결정인자(descriptor) 도출: 전기화학적 자유염소, 오존, 및 수산화 라디칼 발생 반응의 특성결정인자 도출 ... 11
• 5) 목적 맞춤형 전극 설계 (소재 및 운전 조건) 기법 개발: 전기화학적 오존, 수산화 라디칼, 산소, 자유염소 발생 반응을 위한 맞춤형 전극 설계 기법 제시 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 참고문헌 ... 16
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 19
• 끝페이지 ... 35