초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 기존의 이산화탄소 습식 흡수공정에서 1) 흡수제의 흡수속도를 증가시키고, 2) 흡수제의 재생에 추가적인 에너지를 소비하지 않을 뿐 아니라, 3) 흡수제의 재생과정에서 부산물 연료를 생산하여 화력발전소 등의 공정효율 높이는 데에도 기여할 수 있는 신재생에너지 기반 습식 흡수제의 재생 기술을 기존 기술의 대안으로 제시함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 카본 나이트라이드를 이용한 CA 모사촉매 개발 및 다양한 활성 금속(K⁺, Co²⁺, Cu²

□ 연구개요
본 연구는 기존의 이산화탄소 습식 흡수공정에서 1) 흡수제의 흡수속도를 증가시키고, 2) 흡수제의 재생에 추가적인 에너지를 소비하지 않을 뿐 아니라, 3) 흡수제의 재생과정에서 부산물 연료를 생산하여 화력발전소 등의 공정효율 높이는 데에도 기여할 수 있는 신재생에너지 기반 습식 흡수제의 재생 기술을 기존 기술의 대안으로 제시함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 카본 나이트라이드를 이용한 CA 모사촉매 개발 및 다양한 활성 금속(K⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ 등)이 배위결합 된 카본 나이트라이드 촉매를 합성하였고, 이와 같은 촉매들의 촉매 활성(이산화탄소 흡수속도, 흡수온도, 농도 등)을 평가함.
- 태양광-열전환 반응을 위해 황화구리 기반 plasmonic material과 광촉매인 고분자 반도체 카본 나이트라이드의 복합체를 개발하고 광열전환 반응 특성을 평가함.
- 광촉매 반응(광산화 및 광환원)을 위해 최적화된 전자 구조를 가지는 고분자 반도체 카본 나이트라이드를 개발하고 염료 산화, 유기물 산화와 더불어 부산물인 수소를 고효율로 생산하는 광촉매 소재 및 광에너지 전환 시스템을 개발함.
- CCU 공정으로의 전환을 위해 바이카보네이트로부터 수소 등의 부산물 연료를 생성하는 광열 및 광환원/광산화 반응의 특성을 분석함.
- 제시된 재생공정의 실험실 단위 실증을 위한 광-유동층 반응기용 멤브레인 형태의 광촉매 시편을 제작하고 시편의 광촉매 물성을 평가함.
- 광 에너지 기반 이산화탄소 포집 및 아민 흡수제 재생의 연속공정을 구축함.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 본 연구를 수행하며 개발한 반응성 주형 및 용융염 주형 기반 탄소질화물 및 탄소, 전이금속 복합체 등에 대한 합성법은 주형의 구성 조절을 통해 결과물의 물성을 미세조절하는 것이 용이하고, 저가의 원료를 사용하여 기능성 소재를 대량합성하는 것이 가능함.
- 태양광-열 전환반응을 활용한 이산화탄소 포집 공정은 기존 아민 흡수제의 재생을 위한 에너지 소모량을 크게 낮춰 공정의 경제성을 향상시킬 수 있으며, 기존 공정요소를 최소한으로 변경하는 것만으로도 공정의 실현이 가능함.
- 본 연구에서 개발한 고효율의 광촉매 물 분해 수소생산 시스템과 광촉매 소재는 탄소 발생이 없는 그린 수소를 생산할 수 있는 청정기술로, 신재생에너지의 원활한 보급과 수소 기반 에너지 활용(수소차, 수소화 화학공정 등)에 있어서 유망함.
- 본 연구에서 개발한 내용은 미국, 독일 등 기술선진국에서 민간-정부-지자체 등이 협력하는 거대규모의 탄소중립 관련 사업 혹은 연구과제의 핵심 구성요소 중 두 가지(이산화탄소 포집/활용, 신재생에너지 기반 원료생산 등) 이상을 포함하고 있으며, 탄소중립 및 신재생에너지 기반 복합 에너지 플랫폼의 구축을 위해 필수적으로 확보해야 하는 기술임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 5
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 5
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 49