초록 ▼

□ 연구내용
ㅇ 흡수제의 운전시 안정성 평가 및 재생에너지 저감 연구
- 2차 년도에 신규 개발한 흡수제를 이용하여 열화도 측정 및 막 접촉기에서의 성능 평가
- CO₂ 막 접촉기 실증화를 위한 운전 조건 최적화를 위해 각 parameter(온도, 유량 등)를 조작하여 안정적인 공정상 운영이 이루어지도록 노하우 및 조건 연구
ㅇ 막접촉기 장기성능 안정성 확보
- 소수성 막접촉기 모듈 제작
- 공정 조건(Flow rate, L/g Ratio)에 따른 CO₂

□ 연구내용
ㅇ 흡수제의 운전시 안정성 평가 및 재생에너지 저감 연구
- 2차 년도에 신규 개발한 흡수제를 이용하여 열화도 측정 및 막 접촉기에서의 성능 평가
- CO₂ 막 접촉기 실증화를 위한 운전 조건 최적화를 위해 각 parameter(온도, 유량 등)를 조작하여 안정적인 공정상 운영이 이루어지도록 노하우 및 조건 연구
ㅇ 막접촉기 장기성능 안정성 확보
- 소수성 막접촉기 모듈 제작
- 공정 조건(Flow rate, L/g Ratio)에 따른 CO₂ 제거 특성 평가
- 장기 성능 안정성 평가
ㅇ CO 선택도 90%, Faraday 효율 87%, 과전압 0.35 V에 해당하는 CO₂ 전환기술 확보
- CO₂ 전환기술 향상을 위한 전해질 종류에 따른 전기화학 성능 연구
- CO₂ 전환기술 향상을 위한 전해질 농도에 따른 전기화학 성능 연구
- Au, Ag 기반 2종 촉매물질 합성 및 성능 비교
- 탄소지지체내에 Au, Ag 기반 2종 촉매물질 합성 및 성능 비교
ㅇ 전기화학적 CO₂ 전환 모듈 시스템 모듈 및 촉매 안정성 기술 확보
- CO₂ 전환용 500 W급 단위전지(single cell) 모듈 평가 시스템 제작 및 시운전
- 개발된 전극 적용 CO₂ 전환 모듈 시스템 성능평가 및 운전 최적화
- 개발된 CO₂ 전환 전기화학 촉매 장기 안정성 및 내구성 향상
- 단위전지 성능 결과에 의한 전극촉매 개선안 도출 및 최적화
- 전기화학 전극촉매 대면적화

□ 연구개발 성과
ㅇ 정성적 성과
- 내열화도가 매우 높은 CO₂ 흡수제 개발 (30일간 산화 열화도 0% 달성)
- 소수성 CO₂ 막 접촉기 실증화를 위한 운전 조건 노하우 확보
- CO₂ 전환기술 향상을 위해 전해질 종류 및 농도에 따른 성능 향상 파악
- Au, Ag 기반 2종 촉매물질 합성을 통해 CO 선택도, Faraday 효율, 과전압 제어 및 향상
- 단위전지모듈 평가시스템 시운전 및 대용량 단위전지 운전 조건 최적화
- 대면적 전극 합성 공정 개발 및 장시간 운전 안정성 확보
ㅇ 정량적 성과 (연계된 시비계정 실적 포함)
ㅇ 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
ㅇ 막젖음 특성이 향상된 막접촉기 및 저에너지형 흡수액을 이용한 컴팩트 CO₂ 포집 공정 개발 (CO₂ Capture)
- 막접촉기를 이용한 CO₂ 포집기술은 기본적으로 기체/액체 가스분리정제기술로서, 발전소와 산업현장 배출 CO₂는 물론 CO₂를 포함하고 있는 천연가스 정제, 바이오 가스 고질화 (upgrading) 등에 적용 가능하며, CO₂ 포집 효율이 높아 설치 시장치 규모가 기존 공정들에 비해 compact하기 때문에 CO₂ 발생량이 적은 중소 사업장에 적용이 가능하며, 대형 사업장(석유화학 공장, 발전소 등)에서도 이를 활용하여 CO₂ 탄소중립 실현에 기여가 가능함
ㅇ 전기화학적 CO₂ 전환을 이용한 친환경 에너지 (CO 생산) 생산기술 개발 (CO₂ Utilization)
- 포집한 이산화탄소는 일차적으로 CO로 전환 후 부가적인 화학적 변환과정을 거쳐 화학제품의 원료나 플라스틱 분말, 바이오연료, 의약품 제조, 수소생산 등 다양한 분야에 활용할 수 있어 신산업을 창출할 수 있음

□ 성과활용 계획
ㅇ 정부의 탄소중립기술 드라이브에 따라 CCUS 기술이 주요수단으로 각광을 받고 있으며 2020년을 기점으로 대기업 위주의 CCU 기술 사업화가 추진되는 추세임
ㅇ 이에 ㈜파나시아, ㈜한화를 비롯하여 대기업들이 적극적으로 본 연구진과 접촉하고 있으며, 최근 울산 국제 수소에너지 전시회 및 포럼에서 부스운영을 통해 기업과 추가적인 공동연구개발의 접점을 마련해 나가고 있음
ㅇ 2023년까지 본 연구개발과제를 성실히 수행함과 동시에 국내외 CCUS 시장에 기술의 적기공급을 위해 기업과의 공동연구개발 및 현장실증을 추진할 예정임
ㅇ 특히 개발한 CO₂ 흡수제 관련하여 ㈜파나시아로부터 연 2억원의 민간수탁연구 과제를 수주하였으며, 2022년 1월경 개발 CO₂ 흡수제를 1톤 규모로 제조․공급하여 수백 kW급 선박엔진 배가스를 활용한 테스트 예정임

(출처 : 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기본사업 연구보고서 ... 3
• 요약서 ... 4
• 목차 ... 7
• 제 1 장 개 요 ... 8
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 8
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 8
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 9
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 10
• 제 2 절 당해연도 연구개발 결과 ... 12
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 31
• 제 3 장 연구성과 활용 방안 ... 33
• 제 1 절 연구성과 활용·확산계획 ... 33
• 제 2 절 기대효과 ... 33
• 제 4 장 차년도 사업추진계획 ... 34
• 제 1 절 차년도 사업추진 내용 ... 34
• 제 2 절 차년도 사업추진 일정 ... 35
• 제 3절 차년도 세부 연구분야(Spec) ... 36
• 제 5 장 참고문헌 ... 38
• 끝페이지 ... 41