초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 미래 에너지 변환 및 저장 장치를 구성하는 소재 중 상업화의 걸림돌인 강산이나 강염기의 가혹한 운전조건에서도, 화학적으로 안정하면서, 높은 이온 전도도 및 선택도를 가진 음이온 교환 분리막 개발을 위한 연구임. 이를 위해 환경 친화적이고, 내구성, 내산염기성이 있는 우루시 유기젤을 이용하여 전-우루시 음이온 교환 분리막 개발에 대한 연구를 진행하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표는 가혹한 운전 조건에서도 막 구조에 있어 형태 안정성을 가지면서, 높은 이온 선택도와 음이온 전도도

□ 연구개요
본 연구는 미래 에너지 변환 및 저장 장치를 구성하는 소재 중 상업화의 걸림돌인 강산이나 강염기의 가혹한 운전조건에서도, 화학적으로 안정하면서, 높은 이온 전도도 및 선택도를 가진 음이온 교환 분리막 개발을 위한 연구임. 이를 위해 환경 친화적이고, 내구성, 내산염기성이 있는 우루시 유기젤을 이용하여 전-우루시 음이온 교환 분리막 개발에 대한 연구를 진행하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표는 가혹한 운전 조건에서도 막 구조에 있어 형태 안정성을 가지면서, 높은 이온 선택도와 음이온 전도도를 갖는 천연물에 기반한 음이온 교환 분리막을 개발하는 데 있음. 따라서 천연 소재이면서도 내화학 안정성이 있는 우루시 소재를 이용해막의 형태 안정성을 높이고자 하였음.
천연물인 우루시 소재의 기본 특성을 확인하고, 화학적 결합 및 배위결합을 통한 물리적 결합에 의해 우루시 유기젤이 형성되는 메커니즘을 연구하였음. 궁극적으로 막의 기공 및 이온 채널 형성에 영향을 미치는 유기젤의 dual crosslinking 구조 분석 및 최적화 연구를 진행하여 용매, pH, 몰 비에 따른 유기젤 형성 메커니즘 및 특성을 확인함. dual-crosslink 우루시 유기젤로부터 상전이 및 freeze-dry 방법을 통해 형성되는 micro/nano 기공 및 이온 채널을 이용하여 화학적/기계적 안정성을 가진 전-우루시복합막을 제조하고, 이를 에너지 변환 및 저장 장치에 응용 가능성을 확인하여 과제의 연구 목표를 달성하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
높은 내구성을 가진 천연 소재인 우루시에 기반을 둔 음이온 교환 분리막은 레독스-흐름 전지, 알칼리 고분자 전해질 연료전지와 같은 강산이나 강염기 조건에서 운전되는 소자들의 이온 교환막으로 응용될 수 있을 뿐 아니라, 신재생 에너지와 알칼리 수전해와 결합을 통해 미래 에너지인 수소를 높은 효율로 제조하는데 사용될 수 있음. 따라서 수소 경제 및 신재생 에너지를 이용한 스마트 그리드 시스템으로 구현되는 미래 탄소 제로 에너지 사회를 구현하는 데 일조할 것임. 또한, 그 외에도 높은 내구성과 높은 이온 전도성을 가진 이온 교환막은 초순수, 산알칼리 살균수 제조, 역전기투석 등 다양한 전기화학 시스템에 응용 가능함.
필(必)환경 시대의 흐름에 따라 천연 소재에 대한 관심 및 수요 증가에 맞춰, 석유 이후 시대를 대비한 지속가능한 천연 원료인 식물에서 유래된 바이오 소재인 우루시올이나 키토산은 무분별한 합성 소재 사용으로 야기된 지구 환경오염을 극복하고, 지구 환경 보존에 기여함.
우리나라를 비롯해 중국, 일본에서만 재배되는 옻나무에서 얻는 우루시올은 독특한 원천 소재로, 이를 원료로 사용하여 개발된 기능성 우루시 분리막은 독창적이고, 독보적인 분리막으로 원천 소재의 물질 특허부터 제조, 응용까지 독립적으로 원천기술을 확보할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구 목표 ... 4
• 1.2. 연구의 필요성 ... 4
• 1.3. 연구 가설 ... 5
• 1.4. 연구 범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2.1. 실험적 접근 방법 ... 6
• 2.2. 년차별 연구 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 20
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 24
• 끝페이지 ... 33