초록 ▼

□ 연구개요
- CO₂ 포집을 최소화하면서 고부가가치 화학물질로 효율적으로 전환할 수 있는 Porphyrin 구조를 포함하는 다공성 유기고분자(porous organic polymers, POPs)를 설계 및 합성하고 이산화탄소 포집 및 전환 기술에 대한 적용성을 고찰하였다.
- 열역학 및 속도론적 측면에서 CRF 이론에 기반하여 엔트로피 변형에 의한 다양한 화학적 촉매작용이 가능한 POPs를 발굴하기 위해 분자모델링을 통해 금속유기골격체(metal organic frameworks, MOFs)와 공유

□ 연구개요
- CO₂ 포집을 최소화하면서 고부가가치 화학물질로 효율적으로 전환할 수 있는 Porphyrin 구조를 포함하는 다공성 유기고분자(porous organic polymers, POPs)를 설계 및 합성하고 이산화탄소 포집 및 전환 기술에 대한 적용성을 고찰하였다.
- 열역학 및 속도론적 측면에서 CRF 이론에 기반하여 엔트로피 변형에 의한 다양한 화학적 촉매작용이 가능한 POPs를 발굴하기 위해 분자모델링을 통해 금속유기골격체(metal organic frameworks, MOFs)와 공유결합성 유기골격 구조체(covalent organic frameworks, COFs) 기반의 구조를 설계하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
• 연구목표
(1차년도) 다공성 고분자 기반 나노반응기 설계, 분자 모델링, 합성 및 구조물성 분석
(2차년도) CO2 저장 및 전환을 위한 Azo계 다공성 유기 고분자(POPs)의 설계, 합성 및 구조 물성 분석
(3차년도) 신규 고성능 다공성 유기고분자를 활용한 CO2의 포집 및 전환 연구
• 연구내용 및 결과
- 분자 모델링 알고리즘을 이용한 POPs 및 COFs 구조 설계
- 역합성 분석 기반 POPs 합성 경로 선정: 제한된 반응장(CRF)에서의 나노반응기 모델링을 이용한 POPs 선정
- Triazine 기반 POPs의 나노 구조 설계, 합성 및 구조물성 연구
- COFs 기반 Chitosan biopolymer film 제조
- Azo계 POPs 합성
- Azo계 POPs의 구조 물성 분석: FTIR, solid state NMR, EA, XRD, XPS, EDS, AFM, SEM, PSA, BET 등
- Azo계 POPs의 CO2 포집 특성 분석
- Porphyrin 구조를 포함한 키토산 공중합체 합성 및 나노섬유 멤브레인 제조
- Porphyrin 구조를 포함하는 고성능 다공성 유기고분자를 활용한 CO2 분리, 포집 및 전환 효율 평가

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 활용방안:
- 석탄화력발전소에서 배출된 CO₂를 저렴한 비용으로 수집하고 제거할 수 있는 산업화 기반 기술 제공 (발전소, 시멘트 제조 공장 등)
- 탈석유화 기반 기초원료 생산에서의 CO₂ 활용 확대를 통한 산업적 고부가가치 자원화 기반기술 제공
- 고흡착 성능을 활용한 염색 폐수중 염료 제거 공정에서의 산업적 활용
- 고선택도를 활용한 자동차용 캐빈필터용 흡착제로서의 산업적 활용
- 특허 출원 및 기술이전을 통한 관련 산업에서 활용가능한 원천 기술 제공
○ 기대효과:
- 온실가스 저감을 위한 새로운 도구와 방법을 제공함으로써 기후 변화 억제
- CO₂의 선순환 Green Process 구축을 통한 친환경 저탄소 녹색 성장 기반 구축
- 신환경시장을 조성하고, 핵심 주력산업의 녹색혁신 및 공정․부품․소재 등 전후방 산업의 그린화를 통한 지속가능한 성장역량 강화
- 국제 환경 규제 대응을 위한 자원 및 에너지 절약형 산업구조로의 변환 견인
- CO₂ 포집 및 전환 분야에서 석사 및 박사급 고급 인력 양성
- Green Technology 관련 분야 산업 활성화에 따른 신규 채용 확대

(출처 : 연구결과 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 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 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) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 36