초록 ▼

□ 연구개요
바다의 미세먼지라고 불리는 미세플라스틱은 해양생태계를 교란시킬 뿐 아니라 다양한 경로를 통해 인체에도 악영향을 끼칠 수 있다고 알려져, 이를 효과적으로 처리 및 제거할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. 서로 다른 특성을 지닌 두 개 또는 그 이상의 상이 비대칭적으로 결합된 야누스(Janus) 입자는 국부적인 촉매 반응을 통해 발생한 분자 또는 이온의 확산 조절을 통해 자가 추진(self-propulsion)이 가능하기 때문에 적은 에너지로도 물 속 넓게 분산되어 있는 미세플라스틱의 효과적인 응집 및 제거가 가능

□ 연구개요
바다의 미세먼지라고 불리는 미세플라스틱은 해양생태계를 교란시킬 뿐 아니라 다양한 경로를 통해 인체에도 악영향을 끼칠 수 있다고 알려져, 이를 효과적으로 처리 및 제거할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. 서로 다른 특성을 지닌 두 개 또는 그 이상의 상이 비대칭적으로 결합된 야누스(Janus) 입자는 국부적인 촉매 반응을 통해 발생한 분자 또는 이온의 확산 조절을 통해 자가 추진(self-propulsion)이 가능하기 때문에 적은 에너지로도 물 속 넓게 분산되어 있는 미세플라스틱의 효과적인 응집 및 제거가 가능하다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고, 자가 추진 및 오염 물질 제거 메카니즘에 대한 이해 부족으로 그 활용성에 한계가 있었다. 따라서 본 과제에서는 < 미세플라스틱 응집 및 제거를 위한 친환경/고성능 마이크로 모터 시스템 개발 >을 목표로 1) 다양한 형태의 고성능 마이크로 모터 제조 기술을 개발하고, 2) 마이크로 모터 자가 추진 메카니즘 규명하여, 3) 광에너지 활용 마이크로 모터의 거동 분석 및 최적화 방안을 제안 하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 1차년도 ― 다양한 형태의 고성능 마이크로 모터 제조 기술 개발
- 산화물 입자에 촉매 금속이 비대칭으로 코팅되어 있는 야누스 구조 기반 자가 추진형 마이크로 모터 개발
- 크기 및 형태가 제어된 다공성 마이크로 입자 합성 기술 개발
- 촉매 성능 향상을 위한 비표면적이 넓은 3차원 금속 코팅법 개발
- 마이크로 모터의 물리화학적 측성 및 자가 추진력 관찰 방법 수립
■ 2차년도 ― 마이크로 모터 자가 추진 메카니즘 규명
- 크기 및 모양 제어를 통한 마이크로 모터의 자가 추진 운동성 변화 관찰 및 자가 추진 메카니즘의 이해
- 다공성 구조 형성에 따른 마이크로 모터 추진 원리 이해
- H₂O₂ 함량 및 존재 유무에 따른 자가 추진 운동 메카니즘 분석
- 마이크로 모터의 광촉매 특성을 이용한 미세플라스틱 응집 및 제거 메카니즘 규명
■ 3차년도 ― 광에너지 활용 마이크로 모터의 거동 분석 및 최적화
- 광에너지 활용을 통한 마이크로 모터 활성 극대화 및 H₂O₂ 사용 감량
- 도핑 및 밴드갭 조절을 통한 마이크로 모터의 광흡수 대역 제어 및 광촉매 성능 향상
- 수계 환경에서의 마이크로 모터 안정성 관찰 및 오염물질 분해 성능 분석

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
■ 학문적 중요성
- 미세플라스틱 응집 및 제거를 위한 친환경/고성능 마이크로 모터 개발을 통해 새로운 야누스입자 합성에 대한 원천 기술 및 국내외 R&D 경쟁력을 확보 가능
- 기초 연구가 부족한 야누스 구조 기반 마이크로 입자들의 거동 및 광촉매 반응 메카니즘에 대한 심층적 이해를 통해 마이크로 입자의 자가 추진 및 응집 메카니즘과 오염물질 제거 원리에 대한 학문적 기반을 제공
- 다공성 구조 도입을 통해 야누스 마이크로 입자의 향상된 자가 추진 성능 및 미세플라스틱 응집 효과를 기대
■ 경제적/산업적 중요성
- 차별화된 미세플라스틱 처리 및 제거 기술 성장에 이바지 가능
- 광에너지를 활용함으로써 미세플라스틱 처리효율 향상 및 비용의 절감 효과 달성
■ 사회적 파급효과
- 미세플라스틱에 의한 환경 오염 문제에 대한 해결책을 제시하고, 친환경/저에너지의 미세플라스틱 처리 시스템 구현 가능
- 다양한 오염물질의 제거, 정밀 진단 및 감지, 약물 전달 시스템과 같은 다양한 분야로의 확장 및 적용 가능

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구 목표 ... 4
• 2) 연구 필요성 ... 4
• 3) 연구 내용 및 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 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. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 16