초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
내구성과 경제성이 우수한 탄소 나노소재를 기반으로 PFCs의 흡착율과 전기전도성을 높인 탄소나노촉매를 개발하여 전극소재로서의 적용성 및 연계가능성을 평가함. 또한, 개발된 촉매를 전기화학 산화공정에 환원전극으로 활용하여, PFCs 흡착성능을 높임과 동시에 전극상에서 지속적으로 생성되는 강력한 활성 라디칼종과의 직접산화를 통한 시너지 효과를 유도할 것이며, 전기화학적 고도산화처리 공정개발을 통한 효과적인 PFCs 제거 전략 제안.

○ 전체 내용
PFAS 처리 공정에

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
내구성과 경제성이 우수한 탄소 나노소재를 기반으로 PFCs의 흡착율과 전기전도성을 높인 탄소나노촉매를 개발하여 전극소재로서의 적용성 및 연계가능성을 평가함. 또한, 개발된 촉매를 전기화학 산화공정에 환원전극으로 활용하여, PFCs 흡착성능을 높임과 동시에 전극상에서 지속적으로 생성되는 강력한 활성 라디칼종과의 직접산화를 통한 시너지 효과를 유도할 것이며, 전기화학적 고도산화처리 공정개발을 통한 효과적인 PFCs 제거 전략 제안.

○ 전체 내용
PFAS 처리 공정에 적용 가능한 전기화학 산화기법을 이용하여 라디칼 전구체로 활용될 수 있는 산소산 이온을 형성하고 이를 활성화하여 라디칼 및 비라디칼 기반 유기물 산화반응 유도

○ 1차년도
● 목표
전기화학적 산소산 이온 생성과 탄소계 기반 환원전극 상의 활성화를 통한 산화공정 개발
● 내용
o 전기화학적 산화 메커니즘 (직접 산화 vs 간접 산화; 전기화학적 활성산소종 형성 vs 열 유도 과황산 활성화) 탐구

○ 2차년도
● 목표
과불화화합물 흡착성능 향상과 동시에 전기전도도 향상을 위한 탄소 나노소재 개발
● 내용
o 고유연성/고전도성의 우수한 전기적 특성을 보이는 탄소나노 소재를 이용하여 금속재질의 Nickel foam 전극 표면 반응기 개질
o 전극의 물리화학적 특성을 극대화하기 위해 탄소나노튜브와 그래핀을 전도성 페이스트 또는 금속나노 입자, 탄소나노 소재와 복합화하여 정전기력 향상 및 기계적 특성을 향상시킴으로서 PFCs 흡착 인자 규명

○ 3차년도
● 목표
과불화화합물의 완전제거를 위한 최적의 탄소 나노소재 전극 개발
● 내용
o 다양한 물리화학적 특성을 극대화하기 위해 탄소나노튜브와 그래핀을 전도성 페이스트 또는 금속나노 입자, 탄소나노 소재와 복합화하여 정전기력 향상 및 기계적 특성을 향상시킴으로서 흡착 인자를 규명
o 기존의 BDD 산화전극보다 물리적/화학적 특성이 향상된 양극 산화 전극 개발을 통해 전기화학적 산화공정시 전극의 직접산화 및 라디칼 전구체로 활용되는 산소산 이온의 생산율을 높여 과불화합물의 산화 처리효율을 극대화

□ 연구개발성과
o 전기화학적 산화공법을 이용해 60분 이내 PFOS (20 ppm) 완전 제거
o SCI 논문 4편, 국내학술발표 1편

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
o 개발된 환원전극을 이용한 전기화학적 산화공법은 화학적으로 매우 안정된 구조를 가진 과불화합물을 전기 에너지를 이용하여 산화 및 환원을 통해 완전히 분해할 수 있는 수처리 공법임. 이러한 공법은 특히 고농도의 유기화합물 제거에 매우 효과적이며, 다른 공법과 비교하여 간단하고 깨끗하며 효과적으로 과불화합물을 비롯한 유기폐수 처리 공정을 보완 및 대체할 수 있는 방법으로서 폐수처리 공정에 높은 활용 가능성을 가짐.
o 과불화합물은 국제적으로 규제가 강화되고 있는 화학물질중 하나이며, 미국과 유럽연합 (EU)에서는 이미 규제 방안을 마련중임. 이와 관련하여 국내에서도 과불화합물에 대한 강화된 모니터링, 규제, 처리기술의 개발이 필요하며, 이에 대한 새로운 하수처리 기술 대안방안이 될 수 있음.
o 본 연구를 통해 안정적 전극 개발 및 선택, 운영 조건의 최적화 (예: pH, 온도, 전류 등), 기존의 수처리 시스템과의 통합 설계로 운영 조건별 최적의 전기화학적 운영 효율성을 제시할 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1.1. 연구개발 개요 ... 5
• 1.2. 연구목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 9
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 9
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 10
• 5.1. 연구개발성과 ... 10
• 5.2. 연구성과 활용계획 ... 10
• 6. 참고문헌 ... 11
• 끝페이지 ... 11