초록 ▼

□ 연구개요
■ 증류 공정은 에너지 효율적 측면에 있어, 비용적 문제와 상용성에 한계점을 가짐. 이에, 분리막 공정은 가압이나 화학적 에너지 차이를 이용해 간단한 물질 분리를 이룰 수 있으며 높은 투과도와 선택성이 경제적 효율성을 가지므로 값싼 공정과 대면적 제조가 가능해야 함.
■ 기존 이차원 제올라이트/Metal Organic Framework 및 고분자/복합막의 활용에서는 균일한 기공도와 높은 종횡비 확보가 난제임. 본 연구에서는 MOF 및 이차원 제올라이트 대량 합성법에 기반한 슬롯-다이를 도입해 고분자 복합막의

□ 연구개요
■ 증류 공정은 에너지 효율적 측면에 있어, 비용적 문제와 상용성에 한계점을 가짐. 이에, 분리막 공정은 가압이나 화학적 에너지 차이를 이용해 간단한 물질 분리를 이룰 수 있으며 높은 투과도와 선택성이 경제적 효율성을 가지므로 값싼 공정과 대면적 제조가 가능해야 함.
■ 기존 이차원 제올라이트/Metal Organic Framework 및 고분자/복합막의 활용에서는 균일한 기공도와 높은 종횡비 확보가 난제임. 본 연구에서는 MOF 및 이차원 제올라이트 대량 합성법에 기반한 슬롯-다이를 도입해 고분자 복합막의 연속 공정 개발을 수행하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 신진 연구 수행을 통하여, ZIF 기반 다양한 가스 투과 제어 기술을 확보. 지난 연구가 기초연구에 집중이 되어 있었다면, 후속 연구를 통하여 실용성이 높은 기술 개발에 집중하여 연구가 진행될 필요가 있으며, 구현 기술 중에 사회적 요구가 커지고 스케일업(scale-up)이 가능한 기술을 선별하여 후속 연구 수행 필요.
● 수소 선택성 높은 분리막 소재 기술 확보: 종횡비와 기공 경직도 제어 기술을 개발함으로써, 높은 수소 선택성을 가지는 분리막 소재를 개발하는 데 성공하였으며, 이를 Angew. Chem., Sci. Adv., Adv. Funct. Mater. 등 세계적인 저널에 보고할 수 있었으며, 수소 분리막에 대한 특허 1건 등록 및 3건 출원 달성.
● 수소 분리막 연구성과: 지난 4년의 선행 과제 동안 6편의 수소 분리 논문을 게재하며 분리막 소재와 성능 평가에 관한 노하우 축적. 대표적으로, 다공성 소재인 ZIF-8을 고분자, 알루미나 등의 다양한 기판에 성장시켜 높은 수소 분리 성능을 기록함. ZIF-8 판상 입자를 고분자와 복합화한 혼합기질막을 사용하여 프로판 탈수소반응에서 수소 추출에 분리막 공정의 적용 가능성을 확인함. 이처럼, 수소 분리에 특화된 소재 개질 기술을 개발할 역량과 노하우를 축적하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
● 고도화 연구의 필요성: 실증화와 고도화 연구를 통해 상업화 가능성을 높이고, 성능을 개선하여 경제적인 이윤을 극대화하며, 안정성과 신뢰성을 확보하는 것이 중요할 것으로 판단됨. 최근, 수소 분리막에 대한 기업의 관심이 높아지고 있지만, 차세대 소재를 이용한 실제 환경에서 적용한 데이터가 부족하여, 대규모 기술 개발과 투자가 미루어지고 있음.
● 상용화 연구 진행: 고온, 고압, 그리고 부식성 가스에서의 안정성을 바탕으로 한 대면적 분리막 제조를 통해 모듈 시스템에 적용하여 랩-스케일을 넘어서서 상용화 단계의 연구를 진행. 기존 보유 중인 디스크 타입 모듈 제조 기술을 기반으로 스파이럴 타입 등 다양한 형태의 상업적 모듈을 제조하고 성능 평가를 진행하고자 함.
● 응용 분야 다각화: 높은 효율의 수소 분리 기술을 통해 생산된 수소는 연료 전지의 고순도 수소 공급을 보장하고 작동 효율을 높일 수 있음. 수소 연료 전지 차량에 사용된다면 교통수단의 지속 가능성이 향상되며, 대기오염과 온실가스배출의 감소에 이바지할 수 있음.
● 국제 공동 협업: 체코와의 국제 공동 협업을 통한 수소 관련 기술 개발을 지속적으로 진행하고 있으며 추후 국제연구센터를 운영하고자 하는 계획을 세우고 있음. 날이 갈수록 국제공동연구를 통한 협력의 중요성이 커지는바, 본 연구과제를 통해 확보한 원천기술을 더욱 발전시켜 상용화 단계에 다가갈 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 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 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
• 끝페이지 ... 27