초록 ▼

II. 연구개발의 목적
도로변에서 발생하는 미세먼지제거(Pm².5) 및 미세먼지 발생원인 전구체 물질인 휘발성 유기화합물질(Hydrocarbon), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)을 고속으로 제거할 수 있는 신소재 개발을 위한 소재합성 원천기술을 개발하고자 함
◦ 초경량 셀룰로스전극 정전기 필터 개발
◦ 반복재생 사용 가능한 Mn/Fe silicalite 다공성 흡착제 개발
◦ 반복 재생가능한 MOF-KICT 고다공성 흡착제 개발
◦ 장파장 및 열을 이용한 미세먼지전구체 제거기술

II. 연구개발의 목적
도로변에서 발생하는 미세먼지제거(Pm².5) 및 미세먼지 발생원인 전구체 물질인 휘발성 유기화합물질(Hydrocarbon), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)을 고속으로 제거할 수 있는 신소재 개발을 위한 소재합성 원천기술을 개발하고자 함
◦ 초경량 셀룰로스전극 정전기 필터 개발
◦ 반복재생 사용 가능한 Mn/Fe silicalite 다공성 흡착제 개발
◦ 반복 재생가능한 MOF-KICT 고다공성 흡착제 개발
◦ 장파장 및 열을 이용한 미세먼지전구체 제거기술

III. 연구개발의 필요성
전세계적인 산업화와 기후변화에 따라 대기중 미세먼지의 농도가 증가하고 있으며 이에따라 미세먼지에 대한 대기환경기준이 강화됨
이에따라 주거지역이 밀집된 장소나 교통량이 많은 도로에 적용가능한 미세먼지 저감기술의 개발이 시급함
현재 연구원에서 주요사업으로 수행하고 있는 “도로변 유동인구 밀집지역 미세먼지 저감 및 실증기술개발”의 주요 연구내용은 평가기법 개발, 검증을 위한 시설물 구축 등에 큰 비중을 두고 있어서, 본 연구에서는 미세먼지 또는 미세먼지 원인 물질제거 분야의 신소재 개발연구에 주력하고자 함

IV. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구는 전체 3년 연구기간동안 연구를 수행한 것이며, 구체적인 내용 및 범위는 다음과 같다.
◦ 초경량 셀룰로스전극 정전기 필터 개발
- 2kV의 전압(일반 전기집진장치의 10% 수준)인가로 전기+정전기에 의한 집진이 가능한 초경량 집진전극 개발
- 일반 셀룰로오스의 10000배 수준 (WBS상 목표(셀롤로오스의 10배이상의 전기전도도) 상회)의 초경량 전극 제조
◦ 반복재생 사용 가능한 Mn/Fe silicalite 다공성 흡착제 개발
- BET 1752.15m²/g 수준의 높은 비표면적을 갖는 철 망간 담지 다공성 실리카 소재 개발
- 5분 이내에 5ppm의 BTEX가스를 90% 이상 저감 가능한 소재 개발
- UV조사(photo oxidation)에 의한 재생성 확인 및 10회 반복사용에도 흡착성능 유지
◦ 반복 재생가능한 MOF-KICT 고다공성 흡착제 개발
- BET 2,960m²/g 수준의 높은 비표면적을 갖는 금속이온 함유 유기골격 흡착제 개발
- NO, SO₂ H₂S 등의 미세먼지 전구물질에 대해 100% 저감가능한 소재 개발
◦ 장파장(가시광선 등) 및 열을 이용한 미세먼지전구체 제거기술 (위탁)
- 도로변 가로등 종류에 따른 폐열발생 특성분석 및 최적의 열촉매 후보군 선정 및 개발
- 미세먼지전구체 물질 아세트알데하이드 90% 이상 제거 및 기존 광촉매 시스템 대비 연구개발촉매 효율 30% 이상 개선

V. 최종 목표
도로변에서 발생하는 미세먼지제거(Pm².5) 및 미세먼지 발생원인 전구체 물질인 휘발성 유기화합물질(Hydrocarbon), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)을 고속으로 제거할 수 있는 신소재를 개발하고자함
가. 초경량 셀룰로스전극 정전기 필터 개발 : 미세먼지제거용, 반복재생사용
나. Mn/Fe silicalite 다공성 흡착제 개발 : HC 제거용, BET 1,000m²/g , 반복재생사용
다. MOF-KICT 고다공성 흡착제 개발 : SOx, NOx제거용, BET 3,000m²/g 이상, 반복재생사용

(출처 : 요약문 5p)

Abstract ▼

II. Objectives
The purpose of this study is to develop original technology for material synthesis for the development of new materials that can remove the fine-particles(PM 2.5) generated from high-traffic road area and volatile organic compounds, NOx, and SOx, which are fine-particles precursors

II. Objectives
The purpose of this study is to develop original technology for material synthesis for the development of new materials that can remove the fine-particles(PM 2.5) generated from high-traffic road area and volatile organic compounds, NOx, and SOx, which are fine-particles precursors that cause fine-particles.
◦ Development of electrostatic filter for ultra-lightweight cellulose electrode
◦ Synthesis of porous adsorbent of Mn/Fe silicalite that can be used repeatedly
◦ Development of MOF-KICT, highly porous and renewable adsorbent
◦ Removal technology of fine-particles precursor using long wavelength and heat system

III. Necessities
The concentration of fine-particles in the atmosphere is increasing due to global industrialization and climate change, and this has strengthened the atmospheric environmental standards for fine-particles.
Accordingly, it is urgent to develop a technology for reducing fine-particles applicable to densely populated residential areas or roads with heavy traffic.
As the main research contents of the “Development of Proof Technique for ParticulateMatters Reduction in Urban Roadside” currently being carried out as a major project by the KICT put a great emphasis on the development of evaluation techniques and establishment of facilities for verification, in this research, we intend to focus on the development of new materials in the field of the removal of the fine-particles and substances that cause fine-particles.

IV. Contents and Scopes
This research was conducted in the third year of the entire three-year research period, and the specific contents and scopes are as follows.
◦ Development of electrostatic filter for ultra-lightweight cellulose electrode : for removal of fine-particles
- Derivation of optimal conditions through a combination of various binders and conductive substances (GO, nZVI), etc.
- Manufacturing of ultra-light electrodes 10,000 times the level of normal cellulose.
◦ Synthesis of porous adsorbent of Mn/Fe silicalite that can be used repeatedly
- Development of an porous Mn/Fe silica material with a high BET specific surface area of 1752.15 m²/g and that can reduce 5 ppm of BTEX gas by more than 90% within 5 minutes.
- Porous Mn/Fe silica was regenerated by UV irradiation and maintained the adsorption performance even after repeated use 10 times.
◦ Development of MOF-KICT, highly porous and renewable adsorbent
- Development of an various Metal organic framework material with a high BET specific surface area of 2960 m²/g
- Developed MOF can reduce fine dust precursors such as NO and SO₂, H₂S by 100%.
◦ Removal technology of fine-particles precursor using long wavelength and heat system
- Analysis of waste heat generation characteristics and selection and development of optimal heat catalyst candidates according to the type of roadside street lamp.
- It removes more than 90% of acetaldehyde, a fine dust precursor material, and improves R&D catalyst efficiency by more than 30% compared to the existing photocatalytic system.

V. Final Goal
The final goal of this project is to develop a new material that can rapidly remove fine-particles (Pm².5) generated from the high-traffic road area and volatile organic compounds (Hydrocarbon), nitrogen oxides (NOx), and sulfur oxides (SOx), which are precursors that cause fine-particles.
- Development of electrostatic filter for ultra-lightweight cellulose electrode : for removal of fine-particles : for removing fine-particles and regenerable using
- Synthesis of porous adsorbent of Mn/Fe silicalite : HC removal, BET 1,000 m²/g, and regenerable using
- Development of highly porous MOF-KICT adsorbent : removal of SOx and NOx, BET 3,000m²/g or more, and regenerable using

(source : Executive Summary 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 요약문 ... 5
• Executive Summary ... 7
• 목차 ... 9
• 표목차 ... 11
• 그림목차 ... 12
• 제1장 연구개발과제 개요 ... 14
• 1. 개념 및 정의 ... 14
• 1.1 연구 개요 ... 14
• 2. 추진배경 및 필요성 ... 15
• 2.1 효율적으로 미세먼지유도체를 처리하는 연구개발에 대한 필요성 ... 16
• 2.2 소재개발 중심의 미세먼지 저감 방안 필요 ... 17
• 2.3 기술개발 투자의 시의성 및 시급성 ... 17
• 2.4 연구원 고유임무 부합성 ... 18
• 3. 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 3.1 대기 미세먼지 저감 소재분야 현황 ... 18
• 3.2 MOF(metal organic frames) 연구 동향 ... 21
• 제2장 연구개발과제의 수행과정 및 수행내용 ... 27
• 1. 연구개발 수행과정 ... 27
• 2. 수행내용 ... 28
• 2.1 초경량 셀룰로스전극 정전기 필터 개발 : 미세먼지 제거용 ... 28
• 2.2 반복재생 사용 가능한 Mn/Fe silicalite 다공성 흡착제 개발 : 휘발성 유기화합물제거용(hydrocarbon), 비표면적 1,000 ㎡/g 이상 다공성 신소재 개발 ... 29
• 2.3 반복 재생가능한 고다공성 MOF-KICT 흡착제 개발 : NOx, SOx 제거용, 비표면적 3,000 ㎡/g ... 30
• 2.4 도로변 가로등 감응 광촉매 소재 개발 ... 31
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 32
• 1. 연구수행 내용 ... 32
• 1.1 WBS 1 : 초경량 셀룰로스 전극 정전기 필터 개발 ... 32
• 1.2 WBS 2 : 반복재생 사용 가능한 Mn/Fe silicalite 다공성 흡착제 개발 ... 38
• 1.3 WBS 3 : 반복 재생가능한 MOF-KICT 고다공성 흡착제 개발 ... 47
• 1.4 WBS 4 : 장파장(가시광선 등) 및 열을 이용한 미세먼지전구체 제거기술 ... 56
• 2. 정량적 연구개발 성과 ... 64
• 2.1 과학적 성과 ... 64
• 제4장 차기단계 연구개발 계획 ... 66
• 1. 연구개발 목표 및 내용 ... 66
• 1.1 연구개발 최종 목표 ... 66
• 1.2 전략목표 설정 및 비전 ... 66
• 1.3 연차별 연구 목표 및 내용 ... 67
• 2. 국내외 관련분야 환경 변화 ... 68
• 3. 연구개발 추진전략 ... 70
• 3.1 연구 추진체계 ... 70
• 3.2 연구 추진전략 ... 70
• 4. 연구개발 일정 및 기대성과 ... 72
• 5. 성과활용계획 ... 73
• 5.1 최근 이슈화가 되고있는 미세먼지 및 미세먼지 전구체 제거를 위한 핵심 부품소재 개발로 미세먼지 제거 공정에 사용될수 있음 ... 73
• 6. 기대효과 ... 74
• 6.1 경제적 측면 ... 74
• 6.2 기술적 측면 ... 74
• 6.3 사회적 측면 ... 74
• 참고문헌 ... 76
• 서지자료 ... 88
• 끝페이지 ... 89