[표지]

제출문

목차

세부과제 I. 전기화학 기반의 신공정 탐색을 위한 고성능 축전식 흐름전극 개발(A study on high efficiency flow-electrode based on the electrochemical process)(III) 4

요약문 6

SUMMARY 7

제1장 서론 14

제1절 개요 14

제2절 기술개발의 필요성 15

1. 기술적 측면 15

2. 경제·산업적 측면 16

제2장 연구개발 내용 및 결과 17

제1절 전해질 함침 코어쉘 전극 합성 및 특성 분석 17

1. 전해질 함침 코어쉘 전극 합성 17

2. 전해질 함침 코어쉘 전극 특성 분석 18

제2절 흐름전극 성능 향상을 위한 도전재 평가 실험 21

1. 흐름전극 성능 개선을 위한 도전재 및 실험 개념 21

2. 도전재 첨가 흐름전극의 탈염 성능 측정 및 clogging issue 24

3. CNT 첨가 흐름전극의 탈염 성능 측정 27

4. 판상 형태의 마이크로 크기 도전재 첨가 흐름전극의 장기 탈염 평가 28

5. 발전 특성 평가 29

제3절 슬러리 전극 단위 셀을 이용한 전기화학적 특성 분석 30

1. 전극용 슬러리의 유변학적 특성 30

2. 전극용 슬러리의 전기화학적 특성 31

제4절 3차원 형태의 격자구조체를 이용한 해수담수화 셀 개발 34

1. 3차원 해수담수화 셀의 구성 34

2. 3차원 허니컴 격자구조 셀 코팅 과정 34

3. 탈염 성능 분석(배치 공정) 36

4. 탈염 성능 분석(연속 공정) 37

5. 3차원 형태의 격자구조체 염수채널 간격을 줄이기 위한 코팅 방법 38

제3장 결론 42

참고문헌 43

세부과제 II. 고분자와 금속-유기 복합체 기반의 이산화탄소 분리막의 개발(Development of CO₂ Membrane Based on Polymer and Metal-Organic Composites)(III) 46

요약문 48

SUMMARY 50

제1장 서론 56

제2장 본론 58

제1절 실험방법 58

1. 재료 및 방법 58

2. 트리(에틸렌글리콜)모노메틸 에테르 토실레이트(TEGME-Tos)의 합성 58

3. 트리(에틸렌글리콜) 모노메틸 에테르 이소프탈산(TEGME-IPA) 59

4. EG₃-MOPs의 합성 59

5. EG₃-MOPs의 X-선 결정구조 분석 60

6. EG₃-MOPs의 기체 흡착 60

7. EG₃-MOP@XLPEO 분리막의 제조 60

8. XANES 분석 61

9. 기체분리 63

제2절 결과 및 토의 63

1. EG₃-MOP의 구조 및 특성 63

2. EG₃-MOP@XLPEO의 물리적인 특성 65

3. EG₃-MOP@XLPEO의 기체분리 68

4. EG₃-MOP@XLPEO의 기체분리 특성 규명 69

제3장 결론 71

참고문헌 72

세부과제 III. 수소제조용 불균일계 포름산 분해촉매 개발(Development of heterogeneous formic-acid-decomposition catalysts for hydrogen production)(III) 74

요약문 76

SUMMARY 77

제1장 서론 86

제1절 개요 86

1. 간접 포름산 연료전지 시스템(Indirect Formic Acid Fuel Cell: IFAFC) 86

2. 수소 저장체로서 포름산 86

3. 포름산 생산 공정 86

4. 포름산 분해 반응 87

5. 포름산 분해 촉매 87

6. 불균일계 포름산 분해촉매의 개발 전략 88

제2절 기술개발의 필요성 88

제3절 국내외 기술개발 현황 89

1. 국외 기술개발 현황 89

2. 국내 기술개발 현황 89

제2장 과제의 목표 및 내용 91

제1절 과제의 목표 91

1. 최종목표 91

2. 연차별 연구목표 및 주요 연구내용 91

제2절 추진 전략 92

1. 기술개발팀 편성도 92

2. 주요 기술개발 이슈 92

3. 타개전략 93

제3장 과제 추진 실적 94

제1절 성과목표 및 기술목표 달성도 94

1. 정량적 성과목표 달성도(주관) 94

2. 정량적 기술목표 달성도(주관) 95

제2절 정량적 기술목표 달성도 검증자료 96

1. 포름산 분해촉매 개발(포름산 분해능) 96

2. 메조포러스 신소재 개발(지지체 기공부피) 96

3. 대량생산시 촉매제법 개발(메탈 담지량) 98

제3절 추진계획 대비 실적 99

제4장 연구결과 100

제1절 포름산 분해촉매 개발(포름산 분해능) 100

1. 포름산 분해 촉매의 세계최고수준의 성능 100

2. 전구체 종류와 교반시간에 따른 포름산 탈수소화 촉매의 성능변화 103

제2절 메조포러스 신소재 개발(지지체 기공부피) 112

1. 키토산/우레아/수산화칼륨 혼합물의 열분해를 통한 계층적 다공성 탄소의 합성 112

2. 바이오디젤 부산물인 글리세롤을 탄소 전구체로 활용한 메조포러스 탄소 합성 129

제3절 대량생산시 촉매제법 개발(메탈 담지량) 131

제5장 향후계획 133

제6장 결론 134

참고문헌 136

세부과제 IV. Se@Ag₂Se 코어쉘을 이용한 저온/저가 탠덤소재 화합물 박막 태양전지 개발(Low-temperature/low-cost thin film solar cell technology for tandem using Se@Ag₂Se core-shell)(III) 138

요약문 140

SUMMARY 141

제1장 서론 150

제1절 태양전지 기술 개발 동향 및 개요 150

제2절 기술 개발의 필요성 153

제3절 기술개발 현황 157

제2장 Se@Ag₂Se 코어쉘을 이용한 저온공정 개발 160

제1절 Se@Ag₂Se 코어쉘 합성 및 특성 연구 160

제2절 저온에서 광흡수층 형성이 가능한 잉크 배합비 최적화 166

제3절 저온 공정 박막 형성 최적화 170

제3장 Se@Ag₂Se 코어쉘을 이용한 저온공정 박막 태양전지 소자 개발 173

제1절 계면 특성을 고려한 광흡수층 최적화 173

제2절 단위박막 형성 및 태양전지 구현 177

제3절 태양전지 특성 평가 및 손실요인 분석 181

제4장 Se@Ag₂Se 코어쉘을 이용한 저온공정 박막 태양전지 소자 최적화 185

제1절 손실요인 분석 결과를 반영한 광흡수층 최적화 185

제2절 저가/저온 공정 화합물 박막 태양전지 최적화 193

제5장 결론 201

참고문헌 202

세부과제 V. 온실가스 저감을 위한 합성가스 이용 급속환원 제선기술 개발(Syngas flash smelting for reducing greenhouse gases)(III) 204

요약문 206

SUMMARY 208

제1장 서론 214

제1절 배경 및 필요성 214

제2절 연차별 연구목표 및 주요 연구내용 218

제3절 추진전략 219

제4절 타계전략 220

제2장 본론 221

제1절 분광철 환원반응 선행연구 221

제2절 분광철 환원 특성 222

1. 실험방법 및 산화철 입도분포 222

2. 분광철 환원 특성곡선 223

3. 환원 후 입자 분석(SEM) 224

4. 분광철 환원반응율 및 활성화 에너지 225

제3절 분광철 환원반응기 개념설계 227

제4절 5 kWth 급 분광철 환원반응기 제안[이미지참조] 228

제3장 결론 229

참고문헌 230

세부과제 VI. 저가 고생산성 나노촉매 핵심 기술 개발 및 성능 실증(Core Technology Development of Nanocatalysts with High Productivity and Low Price)(I) 234

I. 일반현황 238

II. 과제의 목표 및 내용 239

1. 배경 및 필요성 239

2. 최종목표 240

3. 연차별 연구목표 및 주요 연구내용 240

가. 주관기관 240

III. 추진 전략 240

1. 기술개발팀 편성도 240

2. 주요 기술개발 이슈 241

3. 타개전략 241

IV. 추진 실적 242

1. 성과목표 및 기술목표 달성도 242

가. 정량적 성과목표 달성도(주관) 242

나. 정량적 기술목표 달성도(주관) 242

2. 추진계획 대비 실적 247

가. 연구 추진실적(주관) 247

3. 계획대비 진도 부진 시 개선대책 256

V. 향후 계획 256

1. 계속과제인 경우 256

세부과제 VII. 웨어러블 디바이스용 다공성 실리콘 나노선 기반 온칩형 전기화학커패시터 개발(Development of Porous Silicon Nanowire-Based On-Chip Electrochemical Capacitors for Wearable Device Applications)(I) 258

I. 일반현황 262

II. 과제의 목표 및 내용 263

1. 배경 및 필요성 263

2. 최종목표 264

3. 연차별 연구목표 및 주요 연구내용 265

가. 주관기관 265

III. 추진 전략 266

1. 기술개발팀 편성도 266

2. 주요 기술개발 이슈 267

3. 타개전략 268

IV. 추진 실적 270

1. 성과목표 및 기술목표 달성도 270

가. 정량적 성과목표 달성도(주관, 위탁) 270

나. 정량적 기술목표 달성도(주관) 270

2. 추진계획 대비 실적 275

가. 연구 추진실적(주관) 275

3. 계획대비 진도 부진 시 개선대책 282

V. 향후 계획 282

1. 계속과제인 경우 282

세부과제 VIII. 기계화학 공정을 이용한 나노 탄화규소 제조기술 개발(Development of nano silicon carbide powder via mechanochemistry)(I) 284

I. 일반현황 288

II. 과제의 목표 및 내용 289

1. 배경 및 필요성 289

2. 최종목표 289

3. 연차별 연구목표 및 주요 연구내용 289

가. 주관기관 289

III. 추진 전략 290

1. 기술개발팀 편성도 290

2. 주요 기술개발 이슈 291

3. 타개전략 292

IV. 추진 실적 293

1. 성과목표 및 기술목표 달성도 293

가. 정량적 성과목표 달성도(주관, 위탁) 293

나. 정량적 기술목표 달성도(주관) 293

2. 추진계획 대비 실적 298

가. 연구 추진실적(주관) 298

3. 계획대비 진도 부진 시 개선대책 303

V. 향후 계획 304

1. 계속과제인 경우 304

세부과제 IX. 저온 폐열 회수용 복합기능 열회수 유닛 개발(Bifunctional Heat Recovery Unit for Low Temperature Waste Heat)(I) 306

I. 일반현황 310

II. 과제의 목표 및 내용 311

1. 배경 및 필요성 311

2. 최종목표 311

3. 연차별 연구목표 및 주요 연구내용 311

가. 주관기관 311

III. 추진 전략 312

1. 기술개발팀 편성도 312

2. 주요 기술개발 이슈 313

3. 타개전략 314

IV. 추진 실적 315

1. 성과목표 및 기술목표 달성도 315

가. 정량적 성과목표 달성도(주관, 위탁) 315

나. 정량적 기술목표 달성도(주관) 315

2. 추진계획 대비 실적 317

가. 연구 추진실적(주관) 317

3. 계획대비 진도 부진 시 개선대책 323

V. 향후 계획 323

1. 계속과제인 경우 323

세부과제 X. 마이크로파 가열 이용 급속기동 저에너지소비형 선박용 NOx 처리 시스템 개발(NOx removal system using microwave induced heating technology)(I) 328

요약문 330

SUMMARY 332

제1장 서론 338

제1절 기술의 개요 338

제2절 기술개발의 필요성 339

1. 기술적 측면 339

2. 경제 산업적 측면 341

제3절 국내외 관련기술 현황 342

제4절 국내외 관련기술 특허 현황 344

제5절 주요개발 이슈 및 실용화 계획 346

제6절 연구개발 목표 348

제2장 연구개발 내용 349

제1절 급속기동 저에너지 소비형 반응시스템 개발 349

1. NOx제거율 측정 분석 시스템 구축 349

2. 마이크로파 가열 모듈형 단채널 반응기 설계 및 제작 350

3. 마이크로파 가열 모듈형 다채널 반응기 설계 및 제작 352

4. 마이크로파 이용 가열 시스템 에너지효율 측정 및 개선 353

제2절 마이크로파 흡수 SCR 촉매 개발 355

1. SiC계 촉매담체 이용 SCR 촉매 제조 및 성능평가 355

2. Activated carbon계 촉매담체 이용 SCR 촉매 제조 및 성능평가 357

3. 촉매성형 개발 358

4. GHSV에 따른 NO 전환율 변화 359

제3절 정량적 성과목표 및 기술목표 달성도 360

제3장 결론 361

참고문헌 362

세부과제 XI. 석탄으로부터 그래핀 제조 및 잔류석탄 활용기술 개발(Graphene production from coal and utilization of residual coal)(I) 364

I. 일반현황 368

II. 과제의 목표 및 내용 369

1. 배경 및 필요성 369

1) 연구 배경 369

2) 기술개발의 필요성 369

3) 국내외 기술개발 현황 369

2. 최종목표 370

3. 연차별 연구목표 및 주요 연구내용 370

가. 주관기관 370

나. 위탁기관 370

III. 추진 전략 371

1. 기술개발팀 편성도 371

2. 주요 기술개발 이슈 372

3. 타개전략 373

IV. 추진 실적 374

1. 성과목표 및 기술목표 달성도 374

가. 정량적 성과목표 달성도(주관, 위탁) 374

나. 정량적 기술목표 달성도(주관) 374

2. 추진계획 대비 실적 378

가. 연구 추진실적(주관) 378

3. 계획대비 진도 부진 시 개선대책 385

V. 향후 계획 385

1. 계속과제인 경우 385

세부과제 XII. 냉동기 효율 30% 향상을 위한 신개념 이상류 터빈(Advanced Two-Phase Turbine Development to Improve Refrigerator Performance up to 30%)(I) 386

I. 일반현황 390

II. 과제의 목표 및 내용 391

1. 배경 및 필요성 391

2. 최종목표 392

3. 연차별 연구목표 및 주요 연구내용 392

가. 주관기관 392

나. 위탁기관 392

III. 추진 전략 393

1. 기술개발팀 편성도 393

2. 주요 기술개발 이슈 394

3. 타개전략 395

IV. 추진 실적 396

1. 성과목표 및 기술목표 달성도 396

가. 정량적 성과목표 달성도(주관, 위탁) 396

나. 정량적 기술목표 달성도(주관) 396

다. 정량적 기술목표 달성도(위탁) 397

2. 추진계획 대비 실적 397

가. 연구 추진실적(주관) 397

나. 연구 추진실적(위탁) 413

3. 계획대비 진도 부진 시 개선대책 413

V. 향후 계획 413

세부과제 I. 전기화학 기반의 신공정 탐색을 위한 고성능 축전식 흐름전극 개발(A study on high efficiency flow-electrode based on the electrochemical process)(III) 13

〈표 2-1〉 Nyquist 선도에서 추출된 등가 직렬 저항 값 20

〈표 2-2〉 도전재 첨가 흐름전극 조성 21

〈표 2-3〉 도전재의 종류 22

〈표 2-4〉 CNT를 도전재로 사용하였을 때와 사용하지 않은 경우의 탈염효율, 전류밀도,... 27

〈표 2-5〉 흐름전극 조성 및 DI water 유입수에 따른 출력 밀도 정리 29

〈표 2-6〉 슬러리 전극의 탄소 함량 및 염의 농도에 따른 초기 전류 값 33

〈표 2-7〉 탈염/재생 사이클 운전 결과로부터 얻어진 capacitance와 ESR 33

〈표 2-8〉 2차원 셀과 3차원 해수담수화 셀의 탈염성능 비교 38

세부과제 II. 고분자와 금속-유기 복합체 기반의 이산화탄소 분리막의 개발(Development of CO₂ Membrane Based on Polymer and Metal-Organic Composites)(III) 55

〈표 2-1〉 EG₃-MOP_[Cu₂(TEGME-IPA)₂], DMF, H₂O에 대한 결정구조 데이터 62

〈표 2-2〉 XLPEO과 EG₃-MOPs@XLPEO의 CO₂ 및 N₂ 투과율, CO₂/N₂ 선택성 69

세부과제 III. 수소제조용 불균일계 포름산 분해촉매 개발(Development of heterogeneous formic-acid-decomposition catalysts for hydrogen production)(III) 85

[표 1] 본 과제의 메조포러스 원천소재 KIE-X(Korea Institute of Energy research-... 97

[표 2] 제조조건에 따른 Pd/NH₂-KIE-6 촉매의 샘플코드 106

[표 3] 화학흡착으로부터 얻은 Pd/NH₂-KIE-6 촉매의 Pd 나노입자크기와 분산도 111

[표 4] KIE-8 샘플의 합성 condition 114

[표 5] KIE-8의 기공물성 116

[표 6] KIE-8-d, KIE-8-e, KIE-8-f와 KIE-8-g의 EA 분석결과 121

[표 7] Pd/KIE-8 촉매의 수소 화학흡착 분석결과 126

세부과제 IV. Se@Ag₂Se 코어쉘을 이용한 저온/저가 탠덤소재 화합물 박막 태양전지 개발(Low-temperature/low-cost thin film solar cell technology for tandem using Se@Ag₂Se core-shell)(III) 148

〈표 4-1〉 코어쉘과 NaA 비에 따른 EDS 원소비 분석 185

〈표 4-2〉 코어쉘과 SbA 비에 따른 EDS 원소비 분석 188

〈표 4-3〉 Se flux 차이에 따른 EDS 원소비 분석 190

〈표 4-4〉 기판 종류에 따른 태양전지 구조와 특성 표 197

세부과제 V. 온실가스 저감을 위한 합성가스 이용 급속환원 제선기술 개발(Syngas flash smelting for reducing greenhouse gases)(III) 212

〈표 1-1〉 국가별 철강재 생산량 순위 및 온실가스 배출현황 214

〈표 1-2〉 연차별 연구목표, 주요 연구내용 및 연구일정 218

세부과제 X. 마이크로파 가열 이용 급속기동 저에너지소비형 선박용 NOx 처리 시스템 개발(NOx removal system using microwave induced heating technology)(I) 337

〈표 1-1〉 국제 해사기구의 황산화물 배출제한 기준 339

〈표 1-2〉 국제 해사기구의 질소산화물 배출제한 기준 339

〈표 1-3〉 선박 엔진배출가스 후처리 시스템 국내외 시장규모 및 점유율 전망 341

〈표 1-4〉 특허검색 조사방법 344

〈표 1-5〉 유사기술 핵심특허 목록 345

〈표 1-6〉 핵심기술 목표 348

〈표 2-1〉 정량적 성과목표 달성도 360

〈표 2-2〉 정량적 기술목표 달성도 360

세부과제 I. 전기화학 기반의 신공정 탐색을 위한 고성능 축전식 흐름전극 개발(A study on high efficiency flow-electrode based on the electrochemical process(III) 11

[그림 1-1] 축전식 흐름전극 셀의 개념도 14

[그림 2-1] Vacuum-filling method로 전해질 함침된 코어쉘 전극 합성 과정 17

[그림 2-2] 버튼 셀 전극의 구조 18

[그림 2-3] (a) 코팅 전,(b) 코팅 후 활성탄의 접촉각 18

[그림 2-4] 100-cycle CV test at 50 mV/s, potential range : 0-1.2 V 19

[그림 2-5] scan rate에 따른 비정전용량 20

[그림 2-6] AC-N, AC-N(0.75 M NaCl) 및 AC-N(0.75 M Na₂SO₄)의 Nyquist 선도 21

[그림 2-7] 도전재 첨가 흐름전극 실험 모식도 22

[그림 2-8] 활성탄과 도전재의 SEM 이미지 23

[그림 2-9] 활성탄과 도전재의 분체 저항 24

[그림 2-10] super P 첨가로 인한 clogging issue 24

[그림 2-11] 탈염율과 전류의 상관관계 25

[그림 2-12] 도전재 첨가 함량별 흐름전극의 Nyquist 선도와 등가 직렬 저항의 변화 26

[그림 2-13] 도전재 함량 증가에 따른 total resistance와 capacitance의 변화 26

[그림 2-14] CNT를 도전재로 사용하였을 때 탈염성능 (좌), CNT 없이 AC만 전극으로... 27

[그림 2-15] 장시간 탈염실험 결과. 시간에 따른 탈염율 변화 28

[그림 2-16] 고농도 활성탄 흐름전극에 도전재(EXO-5, 5 wt%) 추가 실험 29

[그림 2-17] 고농도 흐름전극을 이용한 출력밀도 (좌), 기존의 CAPMIX의 출력밀도 (우) 30

[그림 2-18] 전극용 탄소 슬러리의 유변학적 특성 31

[그림 2-19] 슬러리 전극의 탄소 함량에 따른 cyclic voltammetry 32

[그림 2-20] 슬러리 전극의 염 농도에 따른 Nyquist plots과 Bode plots 32

[그림 2-21] 3차원 허니컴 격자구조셀의 구조 35

[그림 2-22] 3차원 허니컴 격자구조셀의 SEM 이미지 35

[그림 2-23] 3차원 허니컴 격자구조셀의 탈염 성능(배치모드) 36

[그림 2-24] 3차원 허니컴 격자구조셀의 탈염 성능(연속공정) 37

[그림 2-25] 3차원 허니컴 격자구조셀의 이온교환막 침투를 막기 위한 공정 39

[그림 2-26] (a) 프리스틴, (b) 이온교환막, (c) SiO₂, (d) SiO₂ & Polymer multilayer,... 40

[그림 2-27] 분리막 코팅후의 EDX 단면 맵핑 이미지 40

[그림 2-28] (a) water content 실험, (b) 이온교환막이 있을 때와 없을 때의 water... 41

[그림 2-29] (a) 버튼 셀 테스트 도식도, (b) 정전압 인가 시 시간에 따른 전류 변화 41

세부과제 II. 고분자와 금속-유기 복합체 기반의 이산화탄소 분리막의 개발(Development of CO₂ Membrane Based on Polymer and Metal-Organic Composites)(III) 54

[그림 1-1] 친수성 MOP를 XLPEO에 결합시켜 MMMs을 제조 57

[그림 2-1] TEGME-Tos의 ¹H-NMR 스펙트럼 58

[그림 2-2] TEGME-IPA의 ¹H-NMR 스펙트럼 59

[그림 2-3] EG₃-MOPs 결정 60

[그림 2-4] 기체투과율 측정 장치의 모식도 63

[그림 2-5] EG₃-MOP의 X-선 결정 구조 64

[그림 2-6] 298K에서 EG₃-MOP의 CO₂ (원) 및 N₂ (사각형) 흡착 등온선 65

[그림 2-7] EG₃-MOP의 용해도 65

[그림 2-8] (a) XLPEO, 다양한 EG₃-MOP 양을 가지고 있는 혼합기질분리막 필름:... 66

[그림 2-9] 다양한 EG₃-MOP 양을 가지고 있는 혼합기질분리막의 SEM 이미지 67

[그림 2-10] EG₃-MOP(3.0 wt %)@XLPEO 혼합기질분리막 67

[그림 2-11] EG₃-MOP의 첨가량에 따른 혼합기질분리막의 CO₂ 투과율 (파란 사각형) 및... 68

[그림 2-12] EG₃-MOPs@XLPEO의 Robeson plot 69

[그림 2-13] (왼쪽) Cu K-edge XANES 스펙트럼 70

세부과제 III. 수소제조용 불균일계 포름산 분해촉매 개발(Development of heterogeneous formic-acid-decomposition catalysts for hydrogen production)(III) 83

[그림 1] 해당분야 세계선두그룹을 능가하는 본 과제 포름산 분해촉매의 세계최고수준의 성능 96

[그림 2] 질소흡착법에 의해 분석된 KIE-7의 기공부피 입증자료 98

[그림 3] Melt-infiltration법으로 one-step에 Pd 25 wt%를 담지한 촉매의 TEM 사진 99

[그림 4] 메조포러스 실리카-타이타니아의 질소흡착 등온선 101

[그림 5] 메조포러스 실리카-타이타니아의 기공분포도 102

[그림 6] additive 첨가없는 불균일계 포름산 상온 탈수소화 촉매분야의 세계선두그룹과 본 과제... 102

[그림 7] 메조포러스 실리카 KIE-6의 TEM 이미지 103

[그림 8] 메조포러스 실리카 KIE-6의 (a) 흡착등온선과 (b) 기공 분포도 104

[그림 9] aminopropyl기가 grafting된 메조포러스 실리카 KIE-6의 FTIR 스펙트라 104

[그림 10] Pd 전구체의 종류에 따른 Pd/NH₂-KIE-6의 포름산 분해촉매 활성변화 107

[그림 11] Pd 전구체와 지지체의 수용액의 교반시간에 따른 Pd/NH₂-KIE-6의 포름산 분해촉매... 108

[그림 12] Pd 나노입자의 담지량에 따른 Pd/NH₂-KIE-6의 포름산 분해촉매 활성변화 109

[그림 13] Pd/NH₂-KIE-6 촉매의 XPS Pd 3d 스펙트라 110

[그림 14] Pd/NH₂-KIE-6 촉매의 STEM 이미지 111

[그림 15] KIE-8-b, KIE-8-c와 KIE-8-e의 (a) 흡착등온선과 (b) 기공분포도 115

[그림 16] KIE-8-b, KIE-8-c와 KIE-8-e의 TEM 이미지 117

[그림 17] KIE-8-d, KIE-8-e, KIE-8-f와 KIE-8-g의 (a) 흡착등온선과 (b) 기공분포도 119

[그림 18] KIE-8-d, KIE-8-f와 KIE-8-g의 TEM 이미지 120

[그림 19] KIE-8-d, KIE-8-e, KIE-8-f와 KIE-8-g의 N 1s XPS 스펙트라 121

[그림 20] KIE-8-e와 KIE-8-f의 FTIR 스펙트라 122

[그림 21] KIE-8-d, KIE-8-e, KIE-8-f와 KIE-8-g의 Raman 스펙트라 122

[그림 22] 키토산/우레아/수산화칼륨 혼합물의 열분해로부터 합성된 계층적 다공성 탄소 KIE-8의... 123

[그림 23] g-C₃N₄, KIE-8-d와 KIE-8-f의 XRD 패턴 124

[그림 24] Pd/KIE-8의 상온 포름산 탈수소화 반응활성 125

[그림 25] Pd/KIE-8-d, Pd/KIE-8-e, Pd/KIE-8-f와 Pd/KIE-8-g 촉매의 Pd 3d XPS 스펙트라 126

[그림 26] Pd/KIE-8 촉매와 Pd/N-ac仕vated charcoal 촉매의 포름산 탈수소화 반응 활성 비교 127

[그림 27] 바이오디젤 부산물인 글리세롤을 사용한 메조포러스 소재 합성의 개념도 129

[그림 28] 바이오디젤 부산물인 글리세롤을 탄소전구체로 사용한 메조포러스 탄소... 130

[그림 29] 바이오디젤 부산물인 글리세롤을 탄소전구체로 사용한 메조포러스 탄소... 130

[그림 30] 멜트 인필트레이션법에 의한 Pd 촉매 제조과정 131

[그림 31] 멜트 인필트레이션법으로 one-step에 Pd 25 wt%를 담지한 촉매의 TEM 사진 132

[그림 32] 간접 포름산 연료전지용 수소 제조기의 향후 기술개발 로드맵 및 수요기업 133

세부과제 IV. Se@Ag₂Se 코어쉘을 이용한 저온/저가 탠덤소재 화합물 박막 태양전지 개발(Low-temperature/low-cost thin film solar cell technology for tandem using Se@Ag₂Se core-shell)(III) 144

[그림 4-1] 2001-2013년의 세계 태양광 발전 누적 용량 150

[그림 4-2] 2000-2013년의 세계 태양광 발전 설치 용량 151

[그림 4-3] 2000-2014년의 세계 태양광 발전 누적 용량(선)과 모듈 가격(점) 151

[그림 4-4] 신재생에너지공급의무화(RPS) 연도별 태양광 설비 및 용량별 보급 실적 152

[그림 4-5] 태양전지 종류별 시장점유율 153

[그림 4-6] 기존 3단계 동시증발 공정의 모식도 154

[그림 4-7] 2단자형 탠덤 태양전지 구조 155

[그림 4-8] 비진공 방식의 태양전지 제조 방법의 모식도 155

[그림 4-9] 전력 요금 기준 연간 에너지 절감률 산출 156

[그림 4-10] 동시증발공정을 사용한 AIGS 박막 증착 157

[그림 4-11] 기존 Se 입자의 단점 및 이의 극복을 위한 Se 표면 제어 컨셉 158

[그림 4-12] 하이브리드 잉크 내에 존재하는 전구체-킬레이트 복합체들 159

[그림 4-13] Set-up 된 나노입자 합성용 Schlenk's line(상) 및 스핀코터와 핫플레이트(하) 160

[그림 4-14] Set-Cu-Se 나노입자 제조 방법 모식도(상) 및 그에 따른 색변화(하) 161

[그림 4-15] Cu-Se 나노입자의 SEM사진(좌) 및 XRD 분석(우) 161

[그림 4-16] Polyol process에 따른 Se@Ag₂Se 코어쉘 제조방법 모식도(상) 및 그에 따른... 162

[그림 4-17] Polyol process로 합성된 Se@Ag₂Se 코어쉘의 SEM 사진(상) 및 원소비(하) 162

[그림 4-18] 최적화된 Se@Ag₂Se 코어쉘의 SEM 사진(상) 및 XRD분석(하좌) 원소비(하우) 163

[그림 4-19] Se@Ag₂Se 코어쉘의 코어를 확인하는 TEM 사진(좌) 및 STEM 사진(우) 163

[그림 4-20] 하이드라진 양에 따른 Se@Ag₂Se 코어쉘의 Se 유출 실험 SEM 사진(상) 및... 164

[그림 4-21] 온도 상승에 따른 HTXRD 분석(좌) 및 특정 선택 온도의 HTXRD(우) 165

[그림 4-22] 온도상승에 따른 Ag2Se 상과 Se 상의 변화(상) 및 반응 전후 실온에서의... 165

[그림 4-23] 이온전구체 또는 나노입자를 사용한 잉크의 화합물 박막 형성 모식도 166

[그림 4-24] 이온전구체(좌)와 나노입자(우)를 사용한 잉크의 단점을 보인 SEM 사진 166

[그림 4-25] 하이브리드 잉크의 기본 개념 167

[그림 4-26] 킬레이트제로 시도된 물질들 167

[그림 4-27] 킬레이트제로 시도된 물질들 168

[그림 4-28] 닥터 블레이드 코팅과 스핀 코팅의 열처리 전후 비교 사진 168

[그림 4-29] 잉크 형성 물질 조합비별 원소비 실험 차트 169

[그림 4-30] CIS를 이용한 숙성 시간에 따른 박막의 안정성 테스트 169

[그림 4-31] 화합물 박막 형성 방법 모식도 170

[그림 4-32] 공정 조건에 따른 화합물 박막의 SEM 사진 171

[그림 4-33] RTA와 증발공정 장비로 형성한 화합물 박막의 SEM 사진 171

[그림 4-34] 공정 온도에 따른 박막의 형상 비교(SEM 표면사진) 172

[그림 4-35] 공정 온도에 따른 XRD 상 비교 172

[그림 4-36] 공정온도 480 ℃ 샘플의 원소비 분석 172

[그림 4-37] 두 가지 버퍼층 성막 프로세스의 모식도 173

[그림 4-38] CBD 방법에 따른 CdS 성막 조건(좌) 및 성막 실험 모습(우) 174

[그림 4-39] 진동수 대비 두께 곡선(좌) 및 그의 계산 방법(우) 174

[그림 4-40] 온도별 CdS 입자의 SEM 사진 175

[그림 4-41] 유리기판 위에 형성한 CdS 버퍼층이 초음파 처리 후 탈착된 사진 175

[그림 4-42] CdS 버퍼층의 XRD 분석(좌) 및 TEM 사진(우) 176

[그림 4-43] CdS 성막 온도에 따른 흡수층의 열처리 특성 효율 경향 176

[그림 4-44] 성막 온도별 후열처리 후 결합 에너지 비교를 위한 Cd(상), O(중),... 177

[그림 4-45] 저온공정으로 30분 반응시켜 제작한 흡수층 박막 표면과 단면의 SEM 사진 178

[그림 4-46] 저온공정으로 30분 반응시켜 제작한 박막 태양전지 특성 178

[그림 4-47] UV측정을 통해 외삽한 CIGS, ACIGS, AIGS의 밴드갭 179

[그림 4-48] 각기 다른 밴드갭을 가진 CIGS, ACIGS, AIGS의 투과도(좌)와 흡수도(우) 179

[그림 4-49] 각 진동수별 형성된 버퍼층의 두께를 측정한 STEM 사진(상) 및 XRD 분석(하) 180

[그림 4-50] 버퍼층 두께별 투과도(좌) 및 효율 경향(우) 180

[그림 4-51] 버퍼층 두께별 양자효율(좌) 및 변환 효율 데이터(우) 181

[그림 4-52] 입자크기에 따른 버퍼층 형성 모식도(상좌)와 공정온도별 입자크기(상우) 및... 181

[그림 4-53] 성막 온도에 따른 반응 속도별 투과도(좌)와 양자효율(중) 및 변환 효율... 182

[그림 4-54] 밴드갭이 다른 CIGS, ACIGS, AIGS의 EDS 원소비 분석(좌) 및 Ag/I와... 183

[그림 4-55] 저온공정으로 30분(좌)과 60분(우) 반응시켜 제작한 흡수층 박막 표면과 단면의... 183

[그림 4-56] 저온공정으로 30분(좌)과 60분(우) 반응시켜 제작한 박막 태양전지 특성 183

[그림 4-57] 공정 온도별 30분 반응시켜 제작한 흡수층 박막 표면 SEM 사진 184

[그림 4-58] 공정 온도별 30분 반응시켜 제작한 박막 태양전지 특성 184

[그림 4-59] Na 도핑 농도 증가에 따른 SEM 사진(좌) 및 XRD 상 비교(우) 186

[그림 4-60] Na 도핑 농도 증가에 따른 태양전지 특성 표(상좌)와 J-V 곡선(상우) 및... 187

[그림 4-61] 반응 시간별 버퍼형성 SEM 사진 및 이의 모식도 187

[그림 4-62] Sb 도핑 농도 증가에 따른 SEM 사진(좌) 및 Auger depth profile 비교(우) 189

[그림 4-63] Sb 도핑 농도 증가에 따른 태양전지 특성 표(좌)와 J-V 곡선(우) 189

[그림 4-64] Se flux 차이에 따른 SEM 사진(좌) 및 XRD 상 비교(우) 191

[그림 4-65] Se flux 차이에 따른 태양전지 특성 표(좌)와 J-V 곡선(우) 191

[그림 4-66] Se flux 차이에 따른 Dark J-V 곡선(좌)과 EQE 곡선 및 계산된 밴드갭 외삽(우) 192

[그림 4-67] 창층 재료에 따른 저항특성 표(좌)와 투과도 곡선(우) 193

[그림 4-68] 각기 다른 창층에 따른 태양전지 특성 표(좌)와 J-V 곡선(중) 및 Dark J-V... 194

[그림 4-69] 코팅 횟수에 따른 SEM 사진 195

[그림 4-70] 코팅 횟수 증가로 인한 박막 두께 차이에 따른 태양전지 특성 표(좌)와 J-V... 195

[그림 4-71] 코팅 횟수 증가로 인한 박막 두께 차이에 따른 Dark J-V 곡선(좌)과 EQE... 196

[그림 4-72] 단위박막 특성 최적화에 따른 J-V 곡선 196

[그림 4-73] 원소 도핑 후 공정 시간에 따른 박막의 형상 표면 비교 사진 196

[그림 4-74] 기판 종류에 따른 SEM 표면 사진(좌) 및 GIXRD와 XRD 상 비교(우) 198

[그림 4-75] 기판 종류에 따른 태양전지 특성 표(좌)와 J-V 곡선(중) 및 Dark J-V 곡선(우) 198

[그림 4-76] 인증 받은 각 태양전지의 최고 효율 변천사 199

[그림 4-77] Ag 첨가에 따른 밴드갭 비교(좌상) 및 Ag/I 비 차이에 따른 밴드갭... 200

세부과제 V. 온실가스 저감을 위한 합성가스 이용 급속환원 제선기술 개발(Syngas flash smelting for reducing greenhouse gases)(III) 211

[그림 1-1] 제철 및 제강공정 215

[그림 1-2] 국내외 차세대 제철기술 연구개발 동향 216

[그림 1-3] 합성가스 이용 급속환원 제선기술 원리 219

[그림 1-4] 주요개발이슈 및 기술적 타개전략 220

[그림 2-1] 분광철 환원제에 따른 반응기 개념 분류 221

[그림 2-2] 분광철 입도분석 결과 222

[그림 2-3] 분광철 환원반응 특성곡선 223

[그림 2-4] 분광철 환원반응 표면 SEM 분석 결과 224

[그림 2-5] Fe₂O₃ 환원반응율(dp,m＝37.5 ㎛ 기준)[이미지참조] 225

[그림 2-6] 분광철 환원반응 활성화 에너지(Eₐ) 선행연구 비교(왼쪽) 및 환원조건에 따른... 226

[그림 2-7] 분광철 환원반응기 개념설계안 도출 과정 227

[그림 2-8] Lab-scale 분광철 급속환원반응기 시운전 사진 228

세부과제 X. 마이크로파 가열 이용 급속기동 저에너지소비형 선박용 NOx 처리 시스템 개발(NOx removal system using microwave induced heating technology)(I) 336

[그림 1-1] 독일MAN社 2-stroke diesel engine HPSCR 시스템 340

[그림 1-2] 컨테이너선 규모별 선박용 배기가스 후처리 시스템 시장 예측 342

[그림 1-3] 선박용 SOx & NOx 제거기술 현황 343

[그림 1-4] 본 연구과제 제안 선박 배기가스 처리 시스템 개략도 347

[그림 2-1] NOx분석용 Gas Detector Tube(우)와 pump kit(좌) 349

[그림 2-2] 마이크로파 가열 모듈형 반응기 구성도 350

[그림 2-3] 마이크로파 가열 이용 모듈형 단채널 SCR 반응기 351

[그림 2-4] SiC이용 마이크로파 가열 실험결과 352

[그림 2-5] 다채널 모듈형 반응기 설계 자료 353

[그림 2-6] 마이크로파 이용 가열 다채널 SCR 반응기 353

[그림 2-7] 다채널 반응기에서의 온도분포, 소비전력 및 NO 전환율 354

[그림 2-8] SiC담체 NO 전환율 및 소비전력 비교 356

[그림 2-9] SiC담체 소비전력에 따른 반응기 내 온도 분포 356

[그림 2-10] AC담체 NO Conversion & Power Consumption 비교 357

[그림 2-11] SiC계 SCR 촉매 성형체 358

[그림 2-12] 구조체 촉매의 GHSV변화에 따른 NO 전환율 변화 359