초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 태양광에너지 전환물질인 이종접합형 나노구조체 광전극 소재를 이용하여 석유정제 공정 내의 황화수소를 처리함과 동시에 청정에너지 회수를 위한 소재 및 시스템 개발을 목표로 함
- H₂S로부터 수소 및 황 생산을 위한 고효율 나노구조체형 박막형 융합 광전극 소재 개발
- 태양광조사하 물분해용 고효율 및 장기안정성의 광전극 소재 개발
- 이종접합형 광전극 소재의 구조변화 및 계면현상 고찰
- 태양광에너지을 이용하여 황화수소(H₂S)로부터 수소와 황을

□ 연구개요
본 연구는 태양광에너지 전환물질인 이종접합형 나노구조체 광전극 소재를 이용하여 석유정제 공정 내의 황화수소를 처리함과 동시에 청정에너지 회수를 위한 소재 및 시스템 개발을 목표로 함
- H₂S로부터 수소 및 황 생산을 위한 고효율 나노구조체형 박막형 융합 광전극 소재 개발
- 태양광조사하 물분해용 고효율 및 장기안정성의 광전극 소재 개발
- 이종접합형 광전극 소재의 구조변화 및 계면현상 고찰
- 태양광에너지을 이용하여 황화수소(H₂S)로부터 수소와 황을 동시에 생산하는 시스템 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 3종 이상의 고효율 나노구조체 광전극 소재 개발 완료
- 조촉매, 이종접합 및 융합형 광전극 소재

2. 9% 이상인 융합형 광전극 소재 개발: 17%의 고효율 광전극 소재 개발 완료

3. 이종접합형 나노구조체 광전극 시스템 제작 완료

4. 광전극의 대면적화 및 옥외 평가
: 8x8 cm² 대면적 제작 및 옥외 평가 수행 완료

5. 출판 실적: SCI 논문 9편 게재 완료

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
(1) 기술적 측면
○ p형과 n형의 접합을 위해 개발되는 접합 기술은 기존 태양전지에 많이 활용되어 왔음. 하지만, 광전극 소재 개발에 대한 연구는 미비한 실정이며, 이러한 기술을 적극 활용함으로써 태양광의 이용률을 극대화 할 수 있음. 또한, 산화/환원 조촉매를 도입함으로써 가장 이상적인 광전환시스템의 연구결과를 얻을 수 있음.
○ H₂S로부터 수소와 황을 제거하는 광전환 신공정은 국내에서 연구가 수행된 사례가 거의 없음. 본 연구결과를 이룩한 기술력은 추후 물로부터 수소와 산소를 제조하는 광화학적 공정 또는 인공광합성 공정 개발에도 적용 가능할 것임.

(2) 환경적 측면
○ 고농도의 황화수소(H₂S)처리 기술뿐만 아니라 고용량의 저농도 황화수소의 처리에도 효과적일 것이므로 석유탈황 및 중소규모 배연탈황 등의 기술에도 적용하여 대기 오염물질인 SO_x를 생산을 억제하고, 청정에너지원인 수소와 황을 회수할 수 있음.

(3) 경제적·산업적 측면
○ 2010년 기준 세계 원유소비량은 연간 3,175,500억달러에 달하며, 이중 원유에 포함된 황의 함량 1~3%를 기준으로 Solar Claus 처리공정을 이용, 원유 정제시 발생되는 황화수소(H₂S)를 수소에너지로 전환할 경우 약 3조달러의 막대한 시장규모가 예상됨(출처: NationMaster.com).

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 최종목표 ... 4
• 나. 연도별 연구개발의 목표 및 내용 ... 4
• 다. 평가의 착안점 및 기준 ... 5
• 다. 연구의 필요성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 1) 산화물, 페롭스카이트 광촉매, 황화물, 질화물계가 정렬된 광전극 소재 개발 ... 7
• 2) 융합/접합형 광전극 소재 개발 ... 8
• 3) 광전극 소재와 촉매의 전자, 구조 및 계면현상 특성 분석 ... 9
• 4) 고효율 융합형 나노구조체의 대면적 및 H₂S로부터 광전기화학적 수소제조 시스템 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• 3) 목표 달성 수준 ... 18
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 19
• 1) 연구개발성과의 우수성 ... 19
• 2) 연구개발성과의 파급 효과 ... 19
• 3) 연구개발성과에 대한 활용 가능성 ... 19
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 20
• 1) 성과 관리 추진체계 ... 20
• 2) 연구개발성과의 활용분야 ... 20
• 3) 추가 연구의 필요성 ... 20
• 4) 타 연구에의 응용 ... 20
• 6. 참고문헌 ... 20
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 32
• 끝페이지 ... 47