초록 ▼

□ 연구개요
○ 미세먼지는 오염원에서 미세입자로 방출되는 1차 미세먼지와 대기중의 질소산화물 (NO_x), 황산화물 (SO_x), 휘발성유기화합물 (VOCs, volatile organic compound), 암모니아 (NH₃) 간의 화학반응을 일으켜 형성되는 2차 미세먼지가 있음. 따라서, 대기 중의 2차 미세먼지 전구물질인 NO_x, SO_x, VOCs, NH₃, CO 등의 농도를 저감시킴에 따라, 대기 중의 2차

□ 연구개요
○ 미세먼지는 오염원에서 미세입자로 방출되는 1차 미세먼지와 대기중의 질소산화물 (NO_x), 황산화물 (SO_x), 휘발성유기화합물 (VOCs, volatile organic compound), 암모니아 (NH₃) 간의 화학반응을 일으켜 형성되는 2차 미세먼지가 있음. 따라서, 대기 중의 2차 미세먼지 전구물질인 NO_x, SO_x, VOCs, NH₃, CO 등의 농도를 저감시킴에 따라, 대기 중의 2차 미세먼지 농도도 저감될 것으로 기대함.
○ 일반적으로 1차/2차 미세먼지를 포함한 대기오염물질을 제거하는 방법으로 흡착제를 이용한 공기 필터 방법이 가장 널리 사용되고 있지만, 필터 재생할 때, 대기오염물질의 탈착으로 인한 2차 오염을 일으킬 수 있음. 따라서, 불균일 촉매를 이용하여, 2차 미세먼지 전구물질을 환경과 인체에 해가 없는 물질로 전환시켜, 미세먼지 저감 및 2차 오염 등을 방지하고자 함.
○ 본 연구과제를 통해, 다공성 담체 또는 TiO₂ 입자 등의 표면에 다양한 iron triad (철 Fe, 니켈 Ni, 코발트 Co) 금속 산화물 또는 백금 계열 단원자 등을 증착함으로써, 불균일 촉매를 제조함. 제조된 촉매는 N₂-isotherm, TEM, SEM, ToF-SIMS, X PS, In-situ DRIFTS, Raman, NAP-NEXAFS 등을 통해 촉매구조 및 촉매 반응 메커니즘을 물리화학적 통찰을 통해 규명함.
○ 실질 대기환경의 경우, 2차 미세먼지 전구물질이 독립적이 아닌 동시에 존재한다는 것을 감안하여, 반응 물질 간의 간섭에 따른 반응성에 대한 기초 연구를 수행함. 이를 통해 촉매의 피독에 대한 메커니즘 규명 및 촉매 재생 과정에 따른 촉매 표면 구조 변화 등에 관한 연구를 수행함으로써, 고효율 및 고내구성을 가지는 촉매구조를 디자인하고자 함.
○ 촉매 표면 구조 제어를 통해 고효율, 고내구성을 가지는 촉매를 제조하고, 다양한 분석을 통해 최적화된 불균일 촉매 구조를 도출하고자 함.
○ 이에 본 연구과제는 2차 미세먼지 전구물질인 NO_x, SO_x, VOCs, NH₃, CO 등의 무해화에 효율이 우수한 촉매 개발 및 촉매 반응 메커니즘 규명을 최종 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 본 연구과제의 목표는 Iron triad (철 Fe, 니켈 Ni, 코발트 Co) 금속 산화물 나노구조 또는 이로 개질된 백금 (Pt) 계열 나노입자의 단일 반응의 활성 연구와 반응 메커니즘 및 활성 자리 구조 규명, 미세먼지 전구물질 복합 반응 촉매 활성 연구 및 습도, SO_x 농도에 따른 반응성 변화, 다공성 담체 표면 제어를 통한 고효율 고안정성 촉매 구조 도출로써, 본 연구를 통해 연구 목표를 달성하였고, 그 결과 SCI 논문 총 10편 게재함. 그 중 JCR 상위 5%에 해당하는 SCI 논문 6편이 게재됨.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 본 연구과제를 통해 개발된 불균일 촉매는 2차 미세먼지 전구물질이 다량으로 발생하는 산업단지, 농가 및 축사 등에서 해당 물질 제거를 위한 시스템 구축에 있어 필요한 기반 기술을 제공할 수 있을 것으로 기대하며, 본 연구과제 성과를 기반으로, 산업체 및 지방자치단체와의 공동연구를 수행함으로 다양한 시설의 공조 시스템과 결합을 통한 저비용·고효율 공기정화 시스템을 구축 가능할 것으로 기대함.
○ 미세먼지 저감으로 인한 국민 의료비용 절감 등의 사회적, 경제적 효과에 기여할 수 있음.
○ 본 연구실은 기초과학인 표면물리화학 분야부터 응용화학인 환경 화학 분야까지 다양한 스펙트럼을 아우르는 연구실로써, 본 연구 개발을 통해, 표면물리화학적인 전문성을 유지함과 동시에 대기 환경 화학에 대한 전문성을 겸한 인재 양성을 통해, 지속적으로 해당 분야를 선도해 나갈 수 있을 것으로 기대함.
○ 고체표면구조와 불균일 촉매 반응성 사이의 상관관계 규명은 연료전지 등 타 불균일 촉매 활용 분야의 기반 지식을 제공할 수 있음.
○ 해당 연구 결과는 기초과학 및 공학의 융복합 분야에서 선도적인 학술 성과로 이어질 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 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 (연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 34