초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 세계 최초로, 햇빛으로 구동되는 신개념 고효율 해수탈염-폐수처리-재생 연료 생산 삼중복합 오프그리드 촉매 시스템을 개발하는 것을 목표로 함. 이를 목적으로 산화반응촉매 및 셀 개발, 환원반응촉매 및 셀 개발, 탈염셀 및 다기능형 삼중복합 다중적층형(multi-stack arrays) 장치를 개발함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- [산화반응촉매 연구(물정화 산화활성종 생산 선택도 80% 이상)] 산화활성종 중 반응성이 크고 해수 연계성(Cl^- 이온)이 높은 활성염소종을

□ 연구개요
본 연구는 세계 최초로, 햇빛으로 구동되는 신개념 고효율 해수탈염-폐수처리-재생 연료 생산 삼중복합 오프그리드 촉매 시스템을 개발하는 것을 목표로 함. 이를 목적으로 산화반응촉매 및 셀 개발, 환원반응촉매 및 셀 개발, 탈염셀 및 다기능형 삼중복합 다중적층형(multi-stack arrays) 장치를 개발함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- [산화반응촉매 연구(물정화 산화활성종 생산 선택도 80% 이상)] 산화활성종 중 반응성이 크고 해수 연계성(Cl^- 이온)이 높은 활성염소종을 중심으로 한 (광)전기화학적 촉매 개발 연구를 수행함. 대표적으로 TiO₂ nanorod array를 합성해 광전기화학 반응으로 활성염소종 생산과 동시에 산화전극 전해질에 함유된 표적 유기물(요소, urea)를 제거하는 성과를 보였음. 또한 Ti 기반의 귀금속 저함유 전기촉매(Pt_0.06Ru_0.24Ti_0.7O_x)를 개발하여 100시간의 연속실험에서 활성염소종의 선택도가 100%에 이르는 것을 확인함.
- [환원반응촉매 연구(고부가가치 연료 생산 선택도 90% 이상)] 이산화탄소 전환(환원)반응의 대표적인 생산 물질인 포름산 이온의 선택도를 고도화하는 과정과 함께 C1 이상의 탄소 화합물 생성 경로를 모색하는 연구를 수행함. Bi 전기촉매 및 Cu-Fe 광전기촉매를 이용해 포름산 생산 선택도가 100%에 이르는 것을 확인함.
- [탈염 시스템 복합화 연구(삼중복합 Multi-stack arrays device 개발)] 선택적 이온투과막의 적층형 장치를 구성하여 해수탈염-폐수처리-재생연료생산 삼중복합 시스템을 개발함. 이와 함께 바이폴라막을 도입한 장치로 해수탈염-그린수소생산-산/염기생산 삼중복합 시스템을 개발해 해수탈염 에너지 소모량 1.8 kWh m^-3을 달성함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 해수탈염-폐수처리-재생연료생산 시스템은 사용하는 촉매, 투입하는 해수-폐수-환원물질에 따라 유연한 기능화가 가능한 요소기술로써 확장성이 뛰어남.
- 탈염 복합 시스템과 PV의 결합으로 각 단위기술(태양전지 기술, 촉매전극 기술, 연계 기술 등)과의 동반 상승효과를 기대할 수 있음.
- 화력발전소에서 배출되는 온배수(폐열 흡수 냉각수용)의 탈염을 통한 담수 생산 및 재이용, 발전소의 폐수 처리 및 재이용, 연료 연소로 배출되는 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환 등의 기능으로 지속 가능한 화력발전소 운영에 기여가 가능함.
- 우리나라 연안·섬 지역 및 임해산업단지에 탈염 복합 시스템 설비를 구축하여 해수 담수화 기능으로 생활·공업용수 공급, 수처리 기능으로 생활 오폐수 및 산업 폐수 처리, 이산화탄소 연료전환 기능으로 화학원료 생산이 가능함.

(출처 : 연구결과 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 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 12
• 끝페이지 ... 39