초록 ▼

연구개요
본 연구의 주된 목표는 나노촉매를 이용한 차세대 친환경 연료 및 추진제의 열-화학적 특성을 규명하는 것이다. 3차원 나노 네트워크 구조의 그래핀 입자가 분산된 액체 연료의 열분해 반응 메커니즘을 분자동역학 기법을 이용하여 수립하고, 초기 반응 모델을 기반으로 열유동, 열전달 및 반응 생성물의 변화에 대한 CFD 수치해석 예측 결과와 기존 실험결과를 비교 분석하고자 한다. 본 연구의 세부 연구 목표는 다음과 같다.
- 분자 동역학 및 Kinetics 이용하여 나노촉매가 포함된 연료의 초기 분해 반응 모델 수립<

연구개요
본 연구의 주된 목표는 나노촉매를 이용한 차세대 친환경 연료 및 추진제의 열-화학적 특성을 규명하는 것이다. 3차원 나노 네트워크 구조의 그래핀 입자가 분산된 액체 연료의 열분해 반응 메커니즘을 분자동역학 기법을 이용하여 수립하고, 초기 반응 모델을 기반으로 열유동, 열전달 및 반응 생성물의 변화에 대한 CFD 수치해석 예측 결과와 기존 실험결과를 비교 분석하고자 한다. 본 연구의 세부 연구 목표는 다음과 같다.
- 분자 동역학 및 Kinetics 이용하여 나노촉매가 포함된 연료의 초기 분해 반응 모델 수립
- 반응 환경(촉매 종류, 온도 및 압력)에 따른 나노 연료/추진제의 열-화학적 특성 연구

연구 목표대비 연구결과
아래와 같이 연구 및 성과 목표 대비 초과 달성함. 연구 성과에서는 JCR 상위 20% 논문을 총 3편을 기본 연구과제를 통해서 게재하고, 목표 대비 300% 초과 달성함. 또한, 국내외 학술대회 발표도 총 9건으로, 목표 대비 900% 초과 달성함. 연구목표는 나노 연료의 열-화학적 특성에 대한 멀티스케일 수치해석 연구임.
연구 결과로는 1) 분자 동역학 및 Kinetics 이용하여 나노촉매가 포함된 연료의 초기 분해 반응 모델 수립, 2) 반응 환경(촉매 종류, 온도 및 압력)에 따른 나노 연료/추진제의 열-화학적 특성 연구임.
연구 성과 목표는 1) 상위 20% JCR 1편, 2) 국내 논문 1편, 3) 국내학술대회 발표 1건을 제시하였음.
연구 성과 달성은 1) 상위 10% JCR 1편 주저자, 1편 공동저자 / 상위 20% JCR 1편 교신저자, 2) 국제학술대회 발표 5건, 3) 국내학술대회 발표 4건으로 목표치 대비 초과 달성함.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
주요 연구성과는 1) ReaxFF 분자동역학 기반 나노촉매가 포함된 연료의 초기 분해 반응 모델 수립, 2) 기존의 연료 반응 모델 및 Kinetics를 촉매 반응 모델 추가 후 새로운 반응 모델 확보, 3) 실험결과와 비교를 통해 해석결과의 타당성 검증 및 분석임. 활용 분야 및 방안은 1) 탄소중립연료(E-Fuel) 의 반응 및 연소 특성 연구에 적용 가능. E-Fuel의 반응 메커니즘 및 초기 분해 반응을 ReaxFF 분자동역학 시뮬레이션을 통해 예측할 수 있음, 2) 나노촉매를 이용한 암모니아 및 탄화수소 연료의 수소 전환 연구에 활용 가능, 3) 고체, 액체, 젤 연료 기반 기존 추진제의 성능 향상을 위한 '그린(Green)' '제어 가능한(Controllable)' 추진제 개발, 4) 재사용 가능한 우주 발사체, 재생냉각 시스템 적용 극초음속 비행체와 같은 국방우주분야 활용 가능 분야에 적용 가능함.
과학기술 및 산업 발전면에서 기대 효과는 1) 나노 촉매와 연료의 분자수준에서 반응 메커니즘 연구는 기존의 거시(성능)스케일과 미세스케일 사이에 갭으로 존재하는 영역에 대한 연결 고리 역할 기대, 2) 친환경 대체 연료 및 추진제 개발에 대한 요구를 나노 기술과 접목하여 새로운 신산업분야 창출임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 36