초록 ▼

□ 연구개요
염유사기 수소화물은 알칼리금속(Li 등) 혹은 알칼리 토금속(Mg 등)과 수소가 결합한 화합물로 높은 융점을 가지고 있어 상온에서 안정적이며, 이론적으로 높은 수소 저장량을 지니고, 고온에서는 이온전도 특성이 뛰어나 에너지소재분야에서 연구 가치가 높은 물질군에 속한다. 이러한 이점으로 물질 기반 수소저장 및 연료전지 등 다양한 분야에서 응용을 위한 연구가 진행되고 있지만 현재까지 상용화 수준에 도달하기에는 기술적 한계에 직면해 있는 상황이다.
본 연구는 이를 고려해 염유사기형 수소화물의 합성 공정을 최적화하고

□ 연구개요
염유사기 수소화물은 알칼리금속(Li 등) 혹은 알칼리 토금속(Mg 등)과 수소가 결합한 화합물로 높은 융점을 가지고 있어 상온에서 안정적이며, 이론적으로 높은 수소 저장량을 지니고, 고온에서는 이온전도 특성이 뛰어나 에너지소재분야에서 연구 가치가 높은 물질군에 속한다. 이러한 이점으로 물질 기반 수소저장 및 연료전지 등 다양한 분야에서 응용을 위한 연구가 진행되고 있지만 현재까지 상용화 수준에 도달하기에는 기술적 한계에 직면해 있는 상황이다.
본 연구는 이를 고려해 염유사기형 수소화물의 합성 공정을 최적화하고, 이를 기반으로 제조된 수소저장체의 수소저장 및 전기화학적 특성을 평가해 다양한 분야의 에너지 소재로의 응용을 탐색하는 것을 주목표로 한다. 궁극적으로 자원순환성 분석을 기반으로 환경친화적 염유사기형 수소화물의 합성 공정을 최적화해 미래지향적인 에너지 저장시스템을 제시한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 1차년도
￭ 연구목표
염유사기 수소화물의 합성 기술 최적화 → 수소 저장 및 야금학적, 열역학적 특성의 상관관계 분석
￭ 연구결과
⦁ 수소 가압형 기계적 합금화(Hydrogen Induced Mechanical Alloying, HIMA)공정에 의한 수소화물 합성 기술을 확보하고 결정구조, 비표면적, 열-중량 변화, 수소 저장 및 반응속도론 등의 상호비교를 통해 주요 매개변수의 상관관계를 분석하여 공정 기술을 최적화함.

■ 2차년도
￭ 연구목표
염유사기 복합수소화물의 합성 및 수소저장 특성 평가
￭ 연구결과
⦁ 이론적으로 높은 수소저장량과 자원적 풍부함의 이점을 지닌 Mg계 수소화물 Mg₂NiH_x의 합성을 진행하고 촉매에 의한 수소저장량 및 수소화반응속도론 특성 변화 분석 → 최대 1.8wt%의 낮은 수소저장 특성을 보였지만, 500초내 최대 1.5wt%의 수소저장량에 도달해 반응속도 개선

■ 3차년도
￭ 연구목표
염유사기 복합수소화물 합성과 전기화학적 특성평가, 물질전 과정평가
￭ 연구결과
⦁ 전고체 전지로의 적용을 위해 리튬계 수소화물(LiH, LiAlH₄, LiBH₄) 기반의 대칭 cell에 대한 전기화학적 특성 평가를 진행해 이온전도 특성 분석 → 10^-6~10^-9 S/cm 의 낮은 상온 이온전도도와 높은 계면저항으로 후속연구 필요.
⦁ 물질전과정평가를 통해 합성된 Mg₂NiH_x-CaO 및 Mg₂NiH_x-CaF₂의 사용 및 제조로 인한 주요 환경 부하 원인으로 화석 연료 기반의 전력 사용인 것을 확인하고, 저전력 공정 및 대체 물질 활용 등 다양한 해결책 제시


□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
⦁ 고체 전해질로서의 활용이 가능하기 때문에 액체 전해질의 주요 문제점인 기화에 의한 swelling 현상을 최소화하고, Li dendrite의 보호막 역할을 하여 배터리의 안정성 부분을 상당히 개선할 수 있다.
⦁ 연료전지의 구성 물질로써 국제적 기준을 충족하여 연료전지 효율을 증대시키고 이를 기반으로 하는 모빌리티의 상용화 가능성을 향상시켜 수소 기반 에너지 저장 연구를 가속화할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 최종 연구 목표 ... 4
• 1-2. 연구개발과제의 필요성 ... 4
• 1-3. 연도별 연구 계획 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-1. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 31