초록 ▼

연구개요
지구 상에 가장 풍부하게 존재하는 셀룰로스(cellulose), 키틴(chitin)/키토산 (chitosan)은 수소결합으로 응집된 나노섬유로 존재하는 천연고분자로서 이들 소재의 효과적인 활용을 위해서는 균질한 나노섬유화 및 화학적 개질이 매우 중요함. 본 연구에서는 관련분야 기술선진국인 일본에서 사용하고 있고 천연나노섬유의 대량생산에 유리한 대향충돌(aqueous counter collision, ACC) 공정과 화학적 전처리를 통해 천연고분자의 균질한 나노섬유화를 유도함. 이를 통해 수분산 폴리우레탄, 천연 유래

연구개요
지구 상에 가장 풍부하게 존재하는 셀룰로스(cellulose), 키틴(chitin)/키토산 (chitosan)은 수소결합으로 응집된 나노섬유로 존재하는 천연고분자로서 이들 소재의 효과적인 활용을 위해서는 균질한 나노섬유화 및 화학적 개질이 매우 중요함. 본 연구에서는 관련분야 기술선진국인 일본에서 사용하고 있고 천연나노섬유의 대량생산에 유리한 대향충돌(aqueous counter collision, ACC) 공정과 화학적 전처리를 통해 천연고분자의 균질한 나노섬유화를 유도함. 이를 통해 수분산 폴리우레탄, 천연 유래 생분해성 플라스틱 등과의 복합화하여 친환경 기능성 복합체(코팅, 필름 등) 제조를 위한 기초 및 응용연구를 통해 관련 원천기술 확보.

연구 목표대비 연구결과
◆ 연구목표
1. 천연고분자 정제 기술 확보
2. 천연고분자의 화학적 개질(표면기능화) 및 나노섬유화
3. 천연고분자 나노섬유를 이용한 복합플라스틱 제조 및 원천 기술 확보
◆ 연구결과
1. 천연고분자 정제 기술 확보
1-1. 물리적 전처리 도입을 통한 Squid pen 유래 β-chitin 추출 공정 기술 개발 및 확립
1-2. Spent coffee ground (SCG) 유래 cellulose 정제 기술 개발 및 확립
2. 천연고분자의 표면기능화 및 나노섬유화
2-1. 화학적 전처리 및 수중대향충돌(Aqueous Counter Collision, ACC) 방식 기반 공정 변수에 따른 나노섬유화 거동 연구 수행을 통한 소재별 천연고분자 나노섬유화 공정 최적화
2-2. 화학적 전처리 및 ACC 방식을 통한 셀룰로오스 나노섬유의 제조 및 이를 이용한 식품 포장용 산소차단성 필름 제작 및 기능성 검증
3. 천연고분자 나노섬유를 이용한 복합플라스틱 제조 및 원천 기술 확보
3-1. 수분산 폴리우레탄(waterborne polyurethane, WPU) 기반 천연고분자 나노섬유 복합소재 제작
3-2. 구조용 단백질 실크 피브로인(silk fibroin) 기반 키틴 나노섬유 강화 투명 복합체 필름 제작
3-3. 수평형 원심캐스팅(horizontal centrifugal casting) 기법 이용 천연고분자 나노섬유 기반 대면적 (10인치급) 복합 필름 제작
3-4. 이축압출(twin screw extrusion, TSE) 공정을 통한 PLA/천연고분자 나노섬유 복합플라스틱 제작

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
- 셀룰로오스, 키틴/키토산, silk fibroin 등 최근 전세계적으로 연구 개발 활동이 증가하고 있는 천연고분자 나노섬유와 이를 활용한 친환경 복합플라스틱 제조에 관한 학술적 성과물 및 원천기술 IP 확보
- 관련 분야 기술선진국(일본, 북유럽, 북미, 중국)과의 기술격차 극복 및 기술선도
- 고성능/재활용 천연소재 추출·정제 기술 확립에 따른 upcycling 산업적 부가가치 및 고용창출 가능성
- 제지산업 등 기존 산업의 고도화 혹은 신산업 창출에 기여할 수 있는 재료공학적 배경을 갖춘 천연고분자 나노섬유 기초/응용연구 역량을 갖춘 전문인력 양성
- 천연 유래 생분해성 플라스틱과 복합화 공정을 통해 기능성 코팅(protective, gas barrier, electronics, etc), 필름 (display,wearable electronics etc.) 및 맴브레인 (battery, water-purification), 생분해성 바이오플라스틱 등으로의 활용 가능

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 참고문헌 ... 17
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 25
• 끝페이지 ... 35