초록 ▼

Ⅰ. 사업개요
○ 사업목표
- 포항가속기연구소-한국기초과학지원연구원이 공동으로 구축한 상압X선광전자분석 (Ambient Pressure XPS, APXPS) 빔라인의 이용자 지원
- APXPS를 이용한 오페란도 표면/계면 분석 기법 개발

○ 추진 필요성
세계 GDP의 35 % 에 이를 정도로 높은 경제적 파급력을 갖고 있는 석유 화학 산업에서, 촉매는 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 대기/수질 오염 물질을 제거하기 위한 주요 방안으로도 활발히 이용되고 있다. 그리고 인류의 화석 에너지 이용으로 인

Ⅰ. 사업개요
○ 사업목표
- 포항가속기연구소-한국기초과학지원연구원이 공동으로 구축한 상압X선광전자분석 (Ambient Pressure XPS, APXPS) 빔라인의 이용자 지원
- APXPS를 이용한 오페란도 표면/계면 분석 기법 개발

○ 추진 필요성
세계 GDP의 35 % 에 이를 정도로 높은 경제적 파급력을 갖고 있는 석유 화학 산업에서, 촉매는 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 대기/수질 오염 물질을 제거하기 위한 주요 방안으로도 활발히 이용되고 있다. 그리고 인류의 화석 에너지 이용으로 인한 미세먼지, 지구온난화 문제를 해결하기 위한 방안으로 전기화학적 에너지 저장/변환 (배터리, 연료전지, 수전해) 기술이 주목받고 있다. 고체/기체 또는 액체/기체 계면 반응은 전기화학적 에너지 저장/변환, 촉매 기술 분야를 아우르는 핵심 현상으로 이를 이해하는 기초 연구가 소재의 성능을 향상시키는데 중추적인 역할을 할 것으로 예상하고 있다.

촉매의 성능을 향상시키기 위해서는 계면 반응 과정 이해가 매우 중요하지만, 긴 시간과 많은 노력이 필요한 주제로 발전 속도가 매우 더디다. 일례로 1918년 프리츠 하버는 촉매를 이용한 암모니아 제법으로 노벨화학상을 수상하였지만, 암모니아 합성 촉매의 반응 메커니즘에 대한 연구로 2007년 다시 노벨상수상자가 나오기까지 89년이라는 긴 시간이 걸렸다. 촉매는 표면에서 작용하므로 촉매의 역할을 이해하기 위해서는 표면 분석이 매우 중요하다. 기존에는 불순물이 없는 청정한 초고진공 환경에서 표면 구조가 확실하게 정의되어 있는 단결정에 대해 표면 분석이 이루어졌는데, 반응 환경 중 촉매 표면에서 생성되는 흡착물과 그로 인한 촉매 표면 특성의 변화를 제대로 볼 수 없었던 한계가 있었다.

실제 반응 환경과 표면 분석 환경 사이의 압력 환경 차이를 극복하기 위해, 2002년 로렌스 버클리 연구소에서 방사광 X선 기반 상압X선광전자분석기(Ambient Pressure XPS, APXPS)가 개발되었고, 불과 12년동안 세계 주요 13개 방사광 가속기에 20기의 APXPS가 설치 또는 계획되었다. 1 mbar 수준의 근상압(近常壓)에서 작동하는 APXPS 시스템은 기존 초고진공 환경에서 불가능했던 오페란도 (Operando) 표면분석(화학 반응 중 표면 생성물 및 표면의 화학적 상태 분석)을 실현함으로써, 촉매의 작용 및 변성 메커니즘 연구에 중요한 도구로 각광받고 있다. 최근 상온에서 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 20 mbar의 압력에서 작동하는 APXPS에 경 X선을 도입하여 전기화학반응 환경에서 전극/전해질 계면 현상을 분석하고 있다.

이러한 선진국들의 추세에 발맞추어 한국에서도 2014년 12월 23일 한국기초과학지원연구원과 포항가속기연구소가 가속기 방사광원 기반 APXPS 빔라인 설치 및 운영을 위한 협약을 체결하였다. 한국기초과학지원연구원에서는 APXPS end-station 설치, 포항가속기연구소에서는 빔라인 설치를 담당하여 2018년 말에 방사광원 빔라인 및 APXPS end-station 설치를 완료하였고, 2019년 5월부터 이용자 지원을 시작하였다. 본 사업은 앞으로 설치될 가속기 방사광원 기반 APXPS 운영을 위한 것으로 다양한 종류의 화학 반응에 대한 계면 분석 연구를 지원하게 될 것이다.

(출처 : 본문 : Ⅰ. 사업개요 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 사업개요 ... 3
• ○ 사업목표 ... 3
• ○ 추진 필요성 ... 3
• ○ 추진체계 ... 4
• ○ 인력운영 ... 5
• ○ 총 사업기간 ... 5
• ○ 예산 현황 ... 5
• ○ 2022년 집행실적 ... 6
• Ⅱ. 연구성과 ... 7
• ○ 정량성과 총괄 ... 7
• ○ 정성성과 총괄 ... 8
• ○ 정성성과 세부 ... 9
• ○ 정량성과 세부내역 ... 13
• ○ 대표연구실적 ... 16
• Ⅲ. 연구 계획 ... 17
• ○ 최종 연구개발 목표 및 범위 ... 17
• ○ 차년도 연구개발 목표 및 범위 ... 17
• ○ 세부 연구 내용 ... 18
• 끝페이지 ... 23