초록 ▼

□ 연구개요
○ 본 과제에서 제안하는 기술은 과산화수소를 생산하기 위한 바이오전기화학기술(Bioelectrochemical system, BES)로서 하수(잠재에너지 2~5 kWh/m³) 내 유기물을 분해하며 생성한 전자를 이용하여 과산화수소를 생산함.
○ 과산화수소 생산 성능을 향상시키기 위해 산화/환원 전극의 성능을 개선하며 생산된 과산화수소를 활용하여 폐수 내 다양한 오염물질을 제거하고 모듈형 반응기를 개발하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 자기장(Magnetic fi

□ 연구개요
○ 본 과제에서 제안하는 기술은 과산화수소를 생산하기 위한 바이오전기화학기술(Bioelectrochemical system, BES)로서 하수(잠재에너지 2~5 kWh/m³) 내 유기물을 분해하며 생성한 전자를 이용하여 과산화수소를 생산함.
○ 과산화수소 생산 성능을 향상시키기 위해 산화/환원 전극의 성능을 개선하며 생산된 과산화수소를 활용하여 폐수 내 다양한 오염물질을 제거하고 모듈형 반응기를 개발하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 자기장(Magnetic field, MF) 세기 100 mT 영역에서 전기화학활성균에 의한 전하량 생산이 증가하였고 이로 인해 높은 유기물 처리 효율(COD removal>99%) 확보 가능. 증가한 전류밀도로 인해 대조군 대비 약 2배 이상의 과산화수소 생산 가능.
○ 환원전극의 탄소촉매 표면을 개질하여 과산화수소의 생산량을 높이고자 하였음. 열처리(Heat, H)와 산처리(Acid, A)를 이용하여 복합처리한 탄소환원전극(H+A)을 활용한 경우 높은 과산화수소 수율, 전류밀도, COD 제거율을 확보할 수 있었음. 또한 주요운전인자를 최적화한 BES 반응조에서 30일 이상 연속운전하여 본 촉매의 안정성을 확인하였으며 지속적으로 높은 과산화수소 생산량과 에너지 효율을 유지할 수 있었음.
○ 폐양액을 재활용하기 위해 실제 폐양액을 환원전해질로 활용하여 과산화수소를 생산하고 UV/H₂O₂ 처리를 통해 폐양액 재활용 가능성을 확인하였음.
○ 반응조의 사영역(dead zone)을 줄일 수 있는 모듈형 Tubular type 반응조를 설계하여 성능을 평가하고 특히 최근 탄소중립 달성을 위한 핵심수단으로 주목 받고 있는 수소를 생산하는데 활용하였음.
○ BES 기술을 활용하여 저에너지 과산화수소 생산이 가능하였으며 연속운전을 통해 에너지 소비율 약 0.57 kWh/kg H₂O₂ 달성하였음 (목표 < 1kWh/kg H₂O₂)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 하수처리 외에 하수재이용, 축산폐수, 음폐수 등의 고농도 유기성 폐액과 병합처리가 가능한 연계처리기술 확보가 가능하며, 양식장 사육수, 스마트팜 양액 재활용을 위한 onsite 소독 공정으로서도 활용 가능하여 원천기술 확보 및 친환경적 기술보급을 통한 부가가치 창출 등의 활용 폭이 매우 다양함
○ 하폐수 처리장의 에너지 자립률 향상에 선제적으로 대응 가능한 기술 확보가 가능하며 하폐수 내 미량/난분해성 오염물질 제거를 통한 수계 생태계 보호가 가능함.
○저에너지 고도산화처리 및 유해물질 처리 융합 기술 확보에 따른 산업 재산권 획득 및 관련 산업의 경쟁력 강화

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 34