초록 ▼

□ 연구개요
신개념의 다차원 이종 나노 구조체와 이종 금속을 기반으로 수전해 성능을 극대화한 최적의 전극 소재를 개발하고자 함. 수소 발생에 요구되는 특성 발현에 적합한 다차원 이종 나노구조체 소재를 설계하고, 촉매 물질을 나노구조체 표면에 고정시키는 방법을 통해 금속 촉매와 다차원 이종 구조체로 이루어진 하이브리드 소재를 개발하고, 소재의 조성 및 합성 조건에 따른 구조 변화와 이종 구조체 소재의 전기화학 특성을 분석하여 수전해 전극 장치로 활용가능한 최적의 소재를 설계 및 적용함

□ 연구 목표대비 연구결과

□ 연구개요
신개념의 다차원 이종 나노 구조체와 이종 금속을 기반으로 수전해 성능을 극대화한 최적의 전극 소재를 개발하고자 함. 수소 발생에 요구되는 특성 발현에 적합한 다차원 이종 나노구조체 소재를 설계하고, 촉매 물질을 나노구조체 표면에 고정시키는 방법을 통해 금속 촉매와 다차원 이종 구조체로 이루어진 하이브리드 소재를 개발하고, 소재의 조성 및 합성 조건에 따른 구조 변화와 이종 구조체 소재의 전기화학 특성을 분석하여 수전해 전극 장치로 활용가능한 최적의 소재를 설계 및 적용함

□ 연구 목표대비 연구결과
● 다차원 나노구조체의 구조 및 조성변화에 따른 수전해 영향 규명
- 전극 재료로서의 안정성 및 전기 전도 특성 평가법 확립
- 전극 표면에서의 수소 발생 반응 (HER) 및 산소 발생 반응 (OER), 산소 환원 반응 (ORR) 등에서의 반응 메커니즘 규명 및 촉매 활성에 대한 표준 모사 확립
- 수전해 촉매의 최대 성능치에 대한 이론적 평가법 확립
- 이종 금속 조합에서의 촉매 효율을 극대화 시킬 수 있는 금속성분 조합 및 촉매 입자의 크기, 불순물 배합, 3차원 결정 구조, 헤테로 표면구조 설계를 통한 신규 촉매 개발
- 귀금속 기반 수전해 촉매를 저비용 전이금속 촉매로 대체한 고성능 촉매 개발
● 전지 전압 1.45 V, 장기간 구동시에도 안정적인 고내구성 전극재료 개발
- 전지 전압 1.46 V로 세계 최고 수준 달성. 60 시간 작동 후에도 96.2%의 초기 성능 유지되어 기존 상용 제품 및 다른 연구 결과보다 월등하게 우수함
● SCI 국제 학술논문 및 국제학술대회 발표 학술목표
- 목표 : SCI 논문 6편 발표, 국제학술대회 3회 발표
- 실적 : SCI 상위 10% 이내의 국제학술논문 9편 발표하고, 이중 6편이 Impact factor 10이상으로 학술 목표를 초과 달성하는 탁월한 연구 성과를 거둠. 국제학술대회 6회 발표로 목표 초과 달성

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
● 활용 계획
- 특허 출원 및 관련 기업체로의 기술 이전을 통해 실용화 연구 계획
- 에너지 신산업 관련 지자체-대학 협력 기반 지역혁신사업 등을 통해 기술개발 사업화 추진
- 실용화 연구를 위해 전극의 대면적화 및 효율 개선을 통해 알칼라인 수전해용 스택 개발 연구 등에 활용
● 기대 효과
- 우수한 전기 화학적 특성을 갖는 신개념 소재 개발로서 나노구조 관련 기술적 파급 효과 기대
- 기존의 수전해 장치가 직면한 다양한 문제들을 해결하고, 에너지 산업의 한계점 극복 및 시장의 요구를 충족시킬 수 있는 효율적인 문제 해결책을 제시
- 신개념 소재 제조기술은 신재생 에너지 분야에 적용될 수 있는 새로운 전극소재를 구현하는데 활용될 것이며, 이를 통해 신재생 에너지 장치 분야의 기술적 수준을 한 단계 끌어올리고, 관련 산업을 활성화시키는 효과를 가져올 것임.
- 비귀금속 촉매 적용을 통하여 기존의 상용 촉매 대비 1000분의 1 이하의 원가 절감 효과

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 목적 ... 4
• 2) 연구의 필요성 ... 4
• 3) 연구 가설 및 연구 가설의 도출 근거 ... 4
• 4) 최종 목표 ... 5
• 5) 연구의 범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 이론적ㆍ실험적 접근 방법 ... 6
• 2) 연구개발과제 수행 과정 및 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 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) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 34