초록 ▼

□ 연구개요
생명체가 이산화탄소를 포집하여 광물화하는 메커니즘을 학습하여 이산화탄소를 유용 광물화하는 과정은 상대적으로 느린 광물 형성 속도의 문제점으로 인하여 현존하는 탄소포집 및 격리 기술에 적용하기 어려웠음. 본 연구는 종래의 난제를 근원적으로 해결하기 위하여 이산화탄소를 고속으로 유용 광물화 하는 생체 모방 하이브리드 매개 소재를 개발함으로써 지구 온난화 및 기후 변화에 선제적으로 대응할 획기적으로 개선된 공정 기술을 개발하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 고분자 토폴로지 제어를 통한 다기능 고

□ 연구개요
생명체가 이산화탄소를 포집하여 광물화하는 메커니즘을 학습하여 이산화탄소를 유용 광물화하는 과정은 상대적으로 느린 광물 형성 속도의 문제점으로 인하여 현존하는 탄소포집 및 격리 기술에 적용하기 어려웠음. 본 연구는 종래의 난제를 근원적으로 해결하기 위하여 이산화탄소를 고속으로 유용 광물화 하는 생체 모방 하이브리드 매개 소재를 개발함으로써 지구 온난화 및 기후 변화에 선제적으로 대응할 획기적으로 개선된 공정 기술을 개발하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 고분자 토폴로지 제어를 통한 다기능 고분자를 설계 및 제조 전략을 통해 하이드록실기를 가지는 HBP-OH, 카르복실기로 치환된 HBP-COOH, 그리고 아민기로 치환된 HBP-NH₂ 초분지 고분자 기질의 설계, 합성 및 정제 방법을 개발.

- 하이드록실기, 카르복실기, 아민기와 같은 다양한 기능기로 치환된 초분지 고분자 기질이 결정화 매개 물질로 첨가된 환경에서 칼슘 및 카보네이트 이온 용액의 농도 변화에 따른 탄산염 결정 입자 형성 및 결정 성장 과정을 bulk 수용액 및 단순 미세유체 환경에서 대조 관찰.

- 3상 주입구 구조의 미세유체 장치를 이용하여 다수의 미세물방울 형태의 미세반응기를 이차원 평면에 병렬 구조로 배열 및 고정하여 동시에 탄산염 결정 입자의 결정 성장 과정을 실시간 관찰 및 측정을 가능하게 하는 시스템을 구현 및 개발.

- 동일 혹은 상이한 미세환경을 가지는 다량의 미세물방울 형태의 미세반응기 내부에서 진행하는 결정화 과정을 동시에 관찰하여 핵생성 및 형성된 결정 입자의 수밀도, 결정 입자의 성장 속도와 같은 실험 데이터를 분석하고 통계적으로 의미 있는 실험 결과를 도출.

- 하이드록실기, 카르복실기, 아민기와 같은 다양한 기능기로 치환된 초분지 고분자 기질이 결정화 매개 물질로 첨가된 미세물방울 반응기 환경에서 탄산염 결정 입자의 결정상 구조 비율, 최종 결정 입자의 크기, 결정 성장 속도, 그리고 결정 입자 수밀도를 측정 및 분석.

- 결정화 매개 물질로 이용된 초분지 고분자 기질의 1) 기능기, 2) 선형 및 가지형 구조, 그리고 3) 분자량과 탄산염 결정 입자 성장 과정의 상관관계 규명.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 탄산염 광물화 가속 변환 공정을 통해 크기, 모양, 그리고 다형성이 제어된 대량의 칼슘 카보네이트 유용 광물의 생산이 가능하다면 탄산염 기반의 친환경 소재로 활용할 수 있는 길을 열 수 있을 것임.
- 본 연구를 통해 얻은 정보를 기반으로 개발한 이산화탄소를 고속 유용 광물화하는 공정은 지구 온난화 및 기후 변화에 선제적으로 대응할 원천 기술로 활용이 가능함.
- 구조가 잘 제어되고 기능화된 탄산염 결정 입자 기반의 환경친화적 소재 개발을 통해 이산화탄소 기반 신산업 창출 및 국가 경쟁력 강화에 이바지할 수 있음.
- 다양한 결정화 공정 (예: 제약 결정화 공정, 단백질 결정화 공정)에서 대두되는 문제점들을 본 연구에서 개발된 미세유체 장치-광학현미경 관측 시스템을 활용하여 해결할 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (1) 1차년도 연구 수행 내용 ... 5
• (2) 2차년도 연구 수행 내용 ... 5
• (3) 3차년도 연구 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 19
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 20
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 20
• 6. 참고문헌 ... 20
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 30
• 끝페이지 ... 45