초록 ▼

연구개요
◯ 본 연구개발은 자연 친화적인 생물분자를 생물분자주형으로 이용하는 생광물화 반응 원천 기술력을 활용하여 금속산화물 및 전이금속 기반 나노복합소재(Metal oxide and Transition metal based Nano Composites, MTNC)를 제작하고, 이를 통해 심각한 수질오염을 유발하는 암모니아를 분해하여 친환경적으로 수소를 생산하는 기술을 개발하고자 함. 이때, 암모니아 산화는 가시광 감응형 금속산화물 기반 광전극을 이용하고, 수소 생산은 디자이너 생물분자의 특성이 반영되어 나노형상/전자구조/표면

연구개요
◯ 본 연구개발은 자연 친화적인 생물분자를 생물분자주형으로 이용하는 생광물화 반응 원천 기술력을 활용하여 금속산화물 및 전이금속 기반 나노복합소재(Metal oxide and Transition metal based Nano Composites, MTNC)를 제작하고, 이를 통해 심각한 수질오염을 유발하는 암모니아를 분해하여 친환경적으로 수소를 생산하는 기술을 개발하고자 함. 이때, 암모니아 산화는 가시광 감응형 금속산화물 기반 광전극을 이용하고, 수소 생산은 디자이너 생물분자의 특성이 반영되어 나노형상/전자구조/표면특성 등이 동시-제어된 생광물화 소재를 합성하여 사용하고자 함. 이를 통해 전이금속 기반 전기화학 환원 촉매로 활용할 수 있는 고효율 광/전기화학 촉매 소재를 개발하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
◯ 본 연구에서는 (1) 파지디스플레이(phage display) 기술을 이용하여 확보된 생체분자 주형 노하우와 데이터베이스를 기반으로 펩타이드가 융합된 재조합 단백질 생물분자주형을 디자인하고, (2) 이를 생광물화 반응의 결정핵으로 사용하여, 모양, 조성, 입도, 결정성, 밴드갭, 도핑 정도 등이 조절된 새로운 물성을 나타내는 MTNC 소재를 합성하고, (3) 생물분자주형의 구조적 특징이 생광물화 반응을 통해 합성한 신규 MTNC의 특성을 어떻게 제어할 수 있는 지를 체계적으로 분석 및 평가하여, (4) 최종적으로 고효율 광 및 전기화학적 암모니아-수소 전환 성능을 보이는 친환경 소재를 개발함.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
◯ 생광물화를 이용한 친환경 소재 합성 기술개발은 아직 초기 연구 단계로, 최근 전 세계적으로 활발한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 소재의 특성을 응용분야에서 필요로 하는 물성에 적합하도록 조절하기 위해서는 많은 추가 연구가 필요한 실정임. 본 연구는 생광물화 반응의 핵심 역할을 담당하는 생물분자주형의 구조적 특성을 합성하고자 하는 소재의 특성을 제어하기 위한 tool로 사용하는 전략을 제시하는 것을 목표로 하였으며, 자연계에서 관측되는 생광물화 기작에 대한 이해를 높이고, 생광물화를 이용한 소재 합성 전략의 유용성을 크게 높일 수 있는 breakthrough 기술 도출을 위한 실마리를 제공할 수 있으며, 다양한 분야에 광범위하게 사용되는 친환경 나노복합소재 합성을 위한 새로운 플랫폼 기술을 제안할 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 생물분자주형 디자인 ... 6
• 2) 생광물화 및 암모니아 제거-수소생산 성능 평가 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 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) ... 22
• 끝페이지 ... 38