초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
난분해성 과불화합물을 흡착하기 위한 소재를 개발함에 있어 구조적 변경 및 대량생산이 용이한 3D 프린터를 활용하고 금속수산화물과의 혼성화를 통해 3차원 구조의 필터소재를 개발하고 이에 대한 성능을 평가 및 최적화를 통해 저차원 소재의 구조화 및 실제 적용 가능성을 평가하는 것을 목표로 함.

○ 전체 내용
1. 과불화합물 흡착용 금속수산화물 합성 및 3차원 필터 소재개발 및 과불화합물 분석법 정립 및 흡착효율 최적화
▹쉽게 구할 수 있고 저렴한 PET, PLA

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
난분해성 과불화합물을 흡착하기 위한 소재를 개발함에 있어 구조적 변경 및 대량생산이 용이한 3D 프린터를 활용하고 금속수산화물과의 혼성화를 통해 3차원 구조의 필터소재를 개발하고 이에 대한 성능을 평가 및 최적화를 통해 저차원 소재의 구조화 및 실제 적용 가능성을 평가하는 것을 목표로 함.

○ 전체 내용
1. 과불화합물 흡착용 금속수산화물 합성 및 3차원 필터 소재개발 및 과불화합물 분석법 정립 및 흡착효율 최적화
▹쉽게 구할 수 있고 저렴한 PET, PLA 등 다양한 고분자 필라멘트 활용함과 동시에 3D 프린터 구조체 출력조건 다변화를 통한 필터소재 제작하고자 함.
▹금속이온(Mg²⁺, Al³⁺, Fe³⁺ 등)을 친환경적인 금속이온을 전구체로 활용하고 합성조건 (반응온도 및 압력 유/무)에 따라 입자크기를 조절하고자 함.
▹출력된 3차원 필터소재 및 금속수산화물에 물리화학적 성질을 평가하고자 함.
▹LC-MS 및 LC-MS/MS를 활용해 PFOA, PFOS, PFNA 및 PFHxS, PFHxA, PFBA에 대한 분석법을 확립하고 확보된 소재에 대해 흡착효율 평가 및 최적화 하고자 함.
2. 금속수산화물을 활용한 3차원 필터소재와의 혼성화 기법 확립 및 필터소재 효율 최적화
▹고분자와 금속수산화물을 활용한 필라멘트 제조하는 FDM 및 직접 혼합하는 형식으로 제조 (in-situ) 및 기 제작된 3차원 필터소재에 산/염기 또는 유기용매 처리를 통해 고분자를 에칭하고 금속수산화물 도입 (ex-situ)하는 등 혼성화 기법을 확립하고 과불화합물에 대한 흡착 효율을 평가하고자 함.
▹3차원 필터소재 제작 시 내·외부 구조의 다변화를 통해 유속 및 수류의 흐름을 조절하거나 플라즈마 및 용액(산/염기, 유기 등)처리를 통해 이에 따른 흡착 효율성을 증대 및 최적화 하고자 함.
▹유사 폐수 및 하천수 조건을 모사하기 위해 다양한 이온 및 염들이 함유된 조건에서의 과불화합물에 대한 선택성 및 흡·탈착 효율 평가하고 실제 폐수 및 하천수 실험에 필요한 파라메터를 규명하고자 함.
3. 필터의 재사용성 및 유사/실제 폐수에서의 효율성 평가 및 적용가능성 평가
▹산업단지 폐수 및 근처 하천수를 조달하고 이에 대한 총유기 탄소(TOC), 화학적 산소요구량(COD), 탁도 등에 대해 평가해 수질을 평가하고자 함.
▹확보된 실제 폐수 및 하천수를 활용해 개발된 3차원 필터소재의 과불화합물에 대한 선택성 및 흡착 효율 평가
▹실험실 규모 컬럼 흡탈착 효율평가 및 모델링을 통해 흡탈착 효율을 평가함과 동시에 최적화하고 필터소재 대량생산 및 장기 사용 가능성을 평가하고자 함.

□ 연구개발성과
▹3차원 프린터를 활용해 추후 수중 내 오염물질 제거를 위한 지지체인 3차원 필터의 사출을 위해 다양한 조건 변화 및 공극을 고려해 최적의 조건을 확립함.
▹음이온성인 과불화합물을 흡착하기 위해 2차원 층상형 구조의 양전하를 가지는 금속이중층수산화물 나노입자를 온도 및 담지 음이온에 따라 성공적으로 합성함.
▹과불화합물의 정확한 정량을 위해 액체크로마토그래피-삼중 사중극자 질량분석기 (LC-MS/MS)를 활용해 과불화합물 6종에 대한 정량 조건을 확립함.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
▹금속이중층수산화물 나노입자의 지지체로써 3차원 프린터를 이용한 필터소재를 활용한 연구는 현재 많이 보고되어 있지 않기 때문에 최적화 된 조건을 활용해 금속이중층 수산화물이 도입된 3차원 필터소재를 개발하고 효율 평가를 통해 국제학술저명지에 발표할 수 있을 것으로 예상됨.
▹혼성화 최적조건을 기반으로 금속이중층수산화물 뿐 만이 아닌 다양한 나노물질의 도입을 통해 3차원 필터소재에 다양한 기능성을 도입할 수 있을 것으로 예상됨.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• i. 연구개발과제의 필요성 ... 6
• ii. 연구개발과제의 최종목표 및 내용 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• i. 3D 필터소재 개발 ... 7
• ii. 금속수산화물 합성 ... 7
• iii. LC-MS/MS를 활용한 과불화합물 분석법 확립 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 8
• 1) 연구수행 결과 ... 8
• 2) 목표 달성 수준 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 10
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 11
• 1) 연구성과 ... 11
• 2) 연구성과 활용계획 ... 11
• 6. 참고문헌 ... 11
• 끝페이지 ... 12