[표지]
제출문
목차
세부과제 Ⅰ. 저가 고생산성 나노촉매 핵심 기술 개발 및 성능 실증(Ⅲ) 4
요약문 6
SUMMARY 7
제1장 서론 12
제1절 기술의 개요 및 연구 필요성 12
제2장 철계 고성능 나노 촉매 합성 15
제1절 연구 배경 15
제2절 촉매 합성 및 분석 17
제3장 철계 촉매 성능 검증 24
제1절 고온 피셔-트롭쉬 모델 촉매 반응 24
제2절 고분산, 고담지 철-카바이드/그래핀 촉매의 생산성 극대화 28
제4장 결론 34
참고문헌 35
세부과제 Ⅱ. 웨어러블 디바이스용 다공성 실리콘 나노선 기반 온칩형 전기화학커패시터 개발(Ⅲ) 38
요약문 40
SUMMARY 41
제1장 서론 48
제1절 기술의 개요 48
제2절 기술 개발 배경 및 필요성 50
제2장 연구 목표 및 개발 내용 54
제1절 연차별 연구 목표 54
제2절 주요 개발 이슈 및 연구 추진 전략 55
1. 주요 기술개발 이슈 55
2. 연구 추진 전략 56
제3절 연구 개발 내용 58
1. 연구목표 대비 달성도 58
2. 주요 연구개발 내용 58
3. 연구 성과의 활용성 65
제3장 결론 67
참고문헌 68
세부과제 Ⅲ. 저온 폐열 회수용 복합기능 열회수 유닛 개발(Ⅲ) 70
요약문 72
SUMMARY 73
제1장 서론 78
제1절 연구의 배경 및 필요성 78
제2절 기술의 개요 80
1. 이상 슬러그류의 진동현상을 이용한 열전달 촉진기술 80
2. 기포의 거동을 이용한 파이프형 열전발전 기술 82
제3절 연구목표 84
제2장 본론 85
제1절 진동 슬러그류 이용 열전달 촉진 기술 개발 85
제2절 열전튜브(Thermoelectric Generation Tube, TEG-PIPE) 기술 개발 100
1. TEG-PIPE 1 100
2. TEG-PIPE 2 102
제3장 결론 108
제1절 연구내용 요약 108
제2절 향후 계획 및 과제화 방안 109
세부과제 Ⅳ. 냉동기 효율 30% 향상을 위한 신개념 이상류 터빈(Ⅲ) 110
요약문 112
SUMMARY 114
제1장 서론 126
제1절 연구의 개요 126
1. 이상류 터빈 기술 개요 126
2. 기술적 문제점 127
3. 해결 방안 128
4. 시장 현황 129
제2절 연구의 목표 및 내용 134
1. 연구 목표 134
2. 연구 내용 135
3. 최종 성과물 136
제2장 연구 개발 수행 내용 137
제1절 이상류 터빈 적용 사이클 설계 137
제2절 이상류 터빈 적용 노즐 설계 144
1. 이상류 터빈 설계 영역 설정 144
2. 이상류 노즐 설계 및 해석 147
제3절 이상류 터빈 적용 노즐 시험 151
1. 시험 장치 세팅 151
2. 예비 시험 157
3. 노즐 시제품 제작 159
4. 노즐 시제품 성능 시험 162
5. 이상류 노즐 전산해석 기법 확립 173
제4절 이상류 터빈 설계 및 해석 181
1. 이상류 터빈 형상 설계 및 전산해석 181
2. 이상류 터빈 상세 설계 185
제3장 결론 187
참고문헌 188
세부과제 Ⅴ. 생체 이식형 RED 배터리 개발(Ⅱ) 190
요약문 192
SUMMARY 195
제1장 서론 204
제1절 연구개요 204
제2절 연구개발의 필요성 205
제2장 국내·외 기술개발 현황 217
제1절 국외 기술개발 현황 217
제2절 국내 기술개발 현황 220
제3장 연구 개발내용 및 결과 223
제1절 정량적 목표 223
제2절 연구 개발 내용 223
제3절 연구결과 및 토의 227
제4장 결론 및 향후 계획 243
참고문헌 244
세부과제 Ⅵ. 단위면적당 백금 0.02㎎ 이하 초저담지 고분자 연료전지 전극 개발(Ⅱ) 246
요약문 248
SUMMARY 249
제1장 서론 254
제2장 본론 255
1. 고가습 전기분무 촉매층 제작 255
가. 전용 코팅장비 상세 설계 및 제작 255
나. 전기분무 촉매층 구조 256
2. 신규 전극의 성능 및 내구성 평가 258
가. 연료전지 성능 및 내구성 258
제3장 결론 262
세부과제 Ⅶ. 초박막 원자층 두께의 이차원 물질을 활용한 수소연료전지 개발(Ⅱ) 264
요약문 266
SUMMARY 268
제1장 기술개요 274
제2장 연구개발 목표 및 내용 275
제1절 1차년도 목표 275
제2절 2차년도 목표 277
제3절 1차년도 주요 개발 내용 279
1. h-BN의 결함률을 최소화 시킨 적층 구조의 이차원 물질 개발 279
제4절 2차년도 주요 개발 내용 284
1. h-BN 표면위 Pt를 담지시킨 신규 MEA 개발 및 이를 활용한 성능 평가 284
제3장 결론 286
세부과제 Ⅷ. 알칼리 연료전지 전극 바인더용 이오노머 개발(Ⅱ) 288
요약문 290
SUMMARY 292
제1장 서론 298
제2장 본론 301
제1절 Lab-scale 제조 및 재현성 확보 301
제2절 분산액 제조 및 특성 평가 302
제3절 전극 제조 및 연료전지 성능 평가 306
제3장 결론 308
세부과제 Ⅸ. 메탄 직접전환반응용 불균일계 촉매 레시피 개발(Ⅰ) 310
요약문 312
1. 연구 배경 314
4. 연구 목표 315
6. 기술개발팀 편성도 315
7. 핵심기술별 수행 내용 316
8. 향후 계획 및 수요기업연계전략 317
세부과제 Ⅹ. 블루에너지-바이오리파이너리 인터페이스 활용 기술 탐색 연구(Ⅰ) 318
요약문 320
연분차발견/CCU/바이오리파이너리 322
미세조류-바이오연료 딜레마 323
미세조류 to X 비교 323
LAO 생산 기술 비교 324
기술개발 목표 및 범위 324
미세조류 추출 오일 및 탈지 미세조류 325
LAO 전환 반응 실험 및 분석 325
LAO 생성 예상 반응경로 326
LAO 전환 반응 촉매 326
LAO 생성 경로 탐색 328
탈지세포의 특성 분석 328
2차년도 주요 연구내용 329
기대효과 및 활용방안 329
Ⅱ. 웨어러블 디바이스용 다공성 실리콘 나노선 기반 온칩형 전기화학커패시터 개발(Ⅲ) 47
〈표 2-1〉 Si 1차원 나노구조 기반의 전기화학커패시터의 기존성능 비교 64
Ⅳ. 냉동기 효율 30% 향상을 위한 신개념 이상류 터빈(Ⅲ) 124
〈표 1-1〉 일본 히트펌프 시장 성장 예측 130
〈표 1-2〉 개발 기술의 정량적 목표 134
〈표 1-3〉 1차년도 주요 연구 내용 135
〈표 1-4〉 2차년도 주요 연구 내용 135
〈표 1-5〉 3차년도 주요 연구 내용 136
〈표 2-1〉 터빈 적용 조건 139
〈표 2-2〉 이상류 노즐 설계조건 148
〈표 2-3〉 이상류 노즐 전산해석 경계조건 175
Ⅴ. 생체 이식형 RED 배터리 개발(Ⅱ) 202
〈표 1-1〉 하이드로젤에 사용되는 가장 일반적인 소재들 206
〈표 1-2〉 리튬이온배터리에 사용되는 상용 separator들조 210
〈표 3-1〉 기술 목표 달성도 223
Ⅰ. 저가 고생산성 나노촉매 핵심 기술 개발 및 성능 실증(Ⅲ) 10
[그림 1-1] 나노 촉매의 활용성 12
[그림 1-2] 기존 촉매 제법과 용융함침 기반 제법 특성 비교 13
[그림 1-3] 고성능 불균일계 촉매 개발 방향 14
[그림 1-4] 친환경, 대량생산, 상용화 가능한 저가, 고생산성 나노 촉매 개발 14
[그림 2-1] 철-카바이드/그래핀 고분산, 고담지 촉매 제조에 관한 개요도 18
[그림 2-2] (a) 철염과 그래핀 혼합 분말의 DSC 거동 변화 및 (b) 라만 스펙트럼 19
[그림 2-3] (a-b) 저배율 HAADF-STEM 이미지(a: 용융함침공정 기반 철-카바이드/그래핀... 20
[그림 2-4] 입자크기 분포도 21
[그림 2-5] (a) XPS 데이터, (b) 질소 흡탈착 분석결과,... 23
[그림 3-1] (a-c) CO 전환율(a: 용융함침공정 기반 철-카바이드/그래핀(Fe₅C₂/G) 촉매,... 25
[그림 3-2] 고온 피셔-트롭쉬 반응에서의 촉매 성능(CO전환율 및 활성도) 비교 자료 26
[그림 3-3] 습식법 기반 철-카바이드/활성탄(Fe₅C₂/AC) 촉매의 CO₂및 탄화수소 선택도 26
[그림 3-4] (a-b) 습식법 기반 철-카바이드/활성탄 촉매(w-Fe₅C₂/AC)의 TEM 이미지 27
[그림 3-5] 공간속도에 변화에 따른 용융함침공정 기반 철-카바이드/그래핀(Fe₅C₂/G)... 28
[그림 3-6] 공간속도(72 NL·gcat⁻¹·h⁻¹) 증가에 따른 습식법 기반 철-카바이드/그래핀...[이미지참조] 29
[그림 3-7] 합성된 촉매들의 (a) 촉매 활성도(FTY, Fe time... 31
[그림 3-8] 용융함침공정 기반 철-카바이드/그래핀(Fe₅C₂/G) 촉매에 의한 (a) 탄화수소... 32
[그림 3-9] (a-b) 사용 후 회수된 용융함침공정 기반 철-카바이드/활성탄... 33
Ⅱ. 웨어러블 디바이스용 다공성 실리콘 나노선 기반 온칩형 전기화학커패시터 개발(Ⅲ) 45
[그림 1-1] 컴퓨팅 디바이스의 변화 48
[그림 1-2] 모바일 컴퓨팅 기술발전 추이 비교 48
[그림 1-3] 다공성 Si 나노선 기반 온칩형 전기화학커패시터 모식도 49
[그림 1-4] 웨어러블 디바이스 시장 동향 51
[그림 1-5] 플렉서블 배터리 및 수퍼커패시터 52
[그림 1-6] 다양한 나노재료 기반 온칩형 마이크로 수퍼커패시터 52
[그림 2-1] 연구 추진 전략 56
[그림 2-2] MACE 공정 기반 Si 나노선 합성 메커니즘 57
[그림 2-3] 연구목표 대비 달성도 58
[그림 2-4] MACE 공정 기반 양산 가능한 Si 나노선 전극 소재 제작 과정 59
[그림 2-5] 길이 조절된 Si 나노선 전극의 단면 주사전자현미경(cross-section SEM) 사진 59
[그림 2-6] 플렉서블 온칩형 전기화학커패시터용 Si 나노선(30μm 길이) 전극의 ... 59
[그림 2-7] 플렉서블 온칩형 전기화학커패시터용 Si 나노선(30μm 길이) 전극의 고속... 60
[그림 2-8] Si 나노선 기반 플렉서블 온칩형 전기화학커패시터 소자 스킴 이미지 및 사진 (좌),... 61
[그림 2-9] Si 기판 위에 성장한 Co₂Si 나노선의 주사전자현미경(SEM)... 61
[그림 2-10] Co₂Si 나노선의 투과전자현미경(TEM) 사진, 고배율 TEM 사진(HRTEM),... 62
[그림 2-11] Co₂Si 나노선 전극의 충방전 곡선 (좌) 및 장수명 테스트 분석 결과 63
[그림 2-12] 장수명 테스트(4,000회) 이후 Co₂Si 나노선의 주사전자현미경(SEM) 사진(좌) 및... 63
[그림 2-13] 웨어러블 디바이스 응용 66
Ⅲ. 저온 폐열 회수용 복합기능 열회수 유닛 개발(Ⅲ) 76
[그림 1-1] EU 주거용 건물의 에너지 소비 78
[그림 1-2] 단상류와 이상 슬러그류의 열전달 성능 비교 81
[그림 1-3] 기포의 진동현상을 이용한 열전달 촉진 82
[그림 1-4] 기존의 판형 열전발전 장치(HTRD-Korea Inc.) 82
[그림 1-5] 기존의 판형 열전발전 장치(HTRD-Korea Inc.) 83
[그림 1-6] 튜브형 열전발전 83
[그림 1-7] 기포의 거동을 이용한 열전발전 출력 극대화 84
[그림 1-8] 연구목표 84
[그림 2-1] 진동 슬러그류 전열성능 실험장치 설계도면 85
[그림 2-2] 작동유체 종류 및 작동온도에 따른 figure of merit 86
[그림 2-3] 작동유체 충진장치 및 충진방법 87
[그림 2-4] 작동유체 충진 후, 실험장치 셋업 87
[그림 2-5] 온수공급온도 변화에 따른 가열부, 냉각부의 튜브벽면온도 변화 88
[그림 2-6] 동심관형 열교환기 89
[그림 2-7] 열교환기의 유용도(ε) 상관식 90
[그림 2-8] 동심관형 열교환기에서 오염계수를 포함한 열저항 91
[그림 2-9] 환형관과 연관된 직경들의 정의 92
[그림 2-10] 기존 열교환장치 열회수 성능 예측 95
[그림 2-11] 진동 슬러그류 기반 열회수 성능 예측 해석모델 개발 96
[그림 2-12] 진동 슬러그류 기반 열회수 성능 예측 96
[그림 2-13] 온배수 유량에 따른 열회수량 97
[그림 2-14] 온배수 유량에 따른 열회수량 98
[그림 2-15] 열회수 장치의 길이에 따른 열회수량 98
[그림 2-16] 열회수 장치의 길이에 따른 열회수량 및 에너지 절감량(비용) 99
[그림 2-17] TEG-PIPE 1 샘플 구조 100
[그림 2-18] TEG-PIPE 1 샘플 제작 100
[그림 2-19] TEG-PIPE I 샘플 성능실험 장치 101
[그림 2-20] TEG-PIPE I 샘플 무부하 특성 실험결과 101
[그림 2-21] TEG-PIPE 1 샘플 출력성능 실험결과 102
[그림 2-22] TEG-PIPE 2의 형상과 구조 102
[그림 2-23] TEG-PIPE 2 내부의 열전달 및 전류흐름 특성 분포 103
[그림 2-24] TEG-PIPE 2 제작을 위한 몰드 104
[그림 2-25] TEG-PIPE 2 샘플제작 104
[그림 2-26] TEG-PIPE 성능실험 장치 구성 105
[그림 2-27] 온도차에 따른 개방 회로 전압측정 106
[그림 2-28] 온도차에 따른 최대출력 측정 106
[그림 2-29] 용도별 요구 발전량과 발전비용 107
[그림 3-1] 진동 슬러그류이용 열전달 촉진기술관련 기타 과제화 내용 109
[그림 3-2] 열회수와 발전 동시 가능한 복합 에너지 파이프 열교환 장치 109
Ⅳ. 냉동기 효율 30% 향상을 위한 신개념 이상류 터빈(Ⅲ) 120
[그림 1-1] 터빈-팽창기를 이용한 냉동기(히트펌프) COP 개선 개념도 126
[그림 1-2] CO₂냉동 사이클 127
[그림 1-3] 이상 유체 흐름도 127
[그림 1-4] 액적에 의한 블레이드 파손 128
[그림 1-5] Radial outflow turbine 개념도 128
[그림 1-6] 이상(Two phase)노즐, 충동형 터빈 로터부 개념 129
[그림 1-7] 세계 공기 조화기 시장 전망 129
[그림 1-8] CO₂히트펌프 시장 전망 131
[그림 1-9] CO₂를 냉매로 이용하는 급탕용 히트펌프 Eco Cute의 누적 판매량 추이 132
[그림 1-10] Bitzer社의 EXPANDER와 ECOLINE 압축기가 결합된 시스템의 P-h 선도 도시 132
[그림 1-11] 원심형 압축기와 팽창기를 결합한 日 Mayekawa社의... 133
[그림 2-1] CO₂냉매 이용 급탕기 시장 규모 및 전망('18年6月) 138
[그림 2-2] 가혹운전조건에서의 CO₂냉매 급탕 히트펌프... 138
[그림 2-3] Basic CO₂refrigeration cycle의 터빈 적용 시뮬레이션 결과 141
[그림 2-4] 효율저하가 발생하는 CO₂Pressure-Enthalpy Diagram 과 이상류 터빈의 효과 예측 141
[그림 2-5] 운전 조건에 따른 이상류 터빈 expander 적용 시 COP 변화 양상 142
[그림 2-6] 기본 CO₂사이클에 이상류 터빈 적용 시 성능해석 시뮬레이션 결과(1차-EXV적용, 터빈없음) 142
[그림 2-7] Basic CO₂cycle에 이상류 터빈 Expander 적용 시 성능 해석 시뮬레이션 결과(2차-TBN효율40%) 143
[그림 2-8] Basic CO₂cycle에 이상류 터빈 Expander 적용 시 성능 해석 시뮬레이션 결과(3차-TBN효율100%) 143
[그림 2-9] 2-stage 압축 이상류 터빈 직결 Transcritical CO₂사이클 분석 결과 144
[그림 2-10] 초임계상태에서 액체상태로 진입 시 터빈 적용 사이클 성능분석 결과(CASE 1) 145
[그림 2-11] 액체상태에서 two-phase상태로 진입 시 터빈 적용 사이클 성능분석 결과(CASE 2) 146
[그림 2-12] 초임계-액체, 액체-이상으로 2개의 터빈을 적용한 사이클 성능분석 결과(CASE 3) 147
[그림 2-13] 1차원 이상류 터빈 노즐 설계 프로그램(자체 개발) 148
[그림 2-14] 설계된 이상류 노즐의 P-H 선도(Case 1) 149
[그림 2-15] 설계된 이상류 노즐의 P-H 선도(Case 2) 149
[그림 2-16] 설계된 이상류 노즐의 P-H 선도(Case 3) 150
[그림 2-17] 설계된 이상류 노즐의 유로부 2차원 형상(Case 1) 150
[그림 2-18] 설계된 이상류 노즐의 유로부 2차원 형상(Case 2) 150
[그림 2-19] 설계된 이상류 노즐의 유로부 2차원 형상(Case 3) 151
[그림 2-20] 고압 유체 사이클 테스트루프를 활용한 노즐 시험 장치 스키매틱 152
[그림 2-21] 노즐 시험장치 실물 및 설치 모습 152
[그림 2-22] Hot & Vent 용 테스트루프 구성 154
[그림 2-23] Hot & Vent 시험용 노즐 시험장치 구성 155
[그림 2-24] Cool & Vent 용 테스트루프 구성 156
[그림 2-25] Cool & Vent 시험용 노즐 시험장치 구성 156
[그림 2-26] 노즐 시제품 내압시험 157
[그림 2-27] 테스트루프 사전 운전 시험 158
[그림 2-28] 테스트루프 사전 운전 시험 결과 158
[그림 2-29] 이상류 노즐 시제품 도면(Straight) 160
[그림 2-30] 이상류 노즐 시제품(Straight) 160
[그림 2-31] 이상류 노즐 시제품 개선과정(Straight) 161
[그림 2-32] 이상류 노즐 시제품 도면(Curved) 161
[그림 2-33] 굽은 이상류 노즐 시제품(Curved) 162
[그림 2-34] 굽은 이상류 노즐 시제품 도면 163
[그림 2-35] 초임계 CO₂테스트 루프 시험설비 및 이상류 노즐 시제품 성능시험部 163
[그림 2-36] 초임계 CO₂테스트 루프 시험설비를 이용한 이상류 노즐 성능시험 개략도(Warm) 165
[그림 2-37] 이상류 노즐 시제품 시험부 개략도(Straight, Warm) 165
[그림 2-38] 노즐 성능시험시간에 따른 이상류 노즐 입·출구부 측정값(Straight, Warm) 166
[그림 2-39] 이상류 노즐 성능시험결과 P-T 선도(Straight, Warm) 166
[그림 2-40] 초임계 CO₂테스트 루프 시험설비를 이용한 이상류 노즐 성능시험 개략도(Cool) 168
[그림 2-41] 이상류 노즐 시제품 시험부 개략도(Straight, Cool) 168
[그림 2-42] 이상류 노즐 성능시험시간에 따른 노즐 입·출구부 측정값(Straight, Cool) 169
[그림 2-43] 이상류 노즐 성능시험결과 P-T 선도(Straight, Cool) 169
[그림 2-44] 이상류 노즐 시제품 시험부 개략도(Curved, Warm) 170
[그림 2-45] 이상류 노즐 성능시험시간에 따른 노즐 입·출구부 측정값(Curved, Warm) 171
[그림 2-46] 이상류 노즐 성능시험결과 P-T 선도(Curved, Warm) 171
[그림 2-47] 이상류 노즐 시제품 시험부 개략도(Curved, Cool) 172
[그림 2-48] 이상류 노즐 성능시험시간에 따른 노즐 입·출구부 측정값(Curved, Cool) 172
[그림 2-49] 이상류 노즐 성능시험결과 P-T 선도(Curved, Cool) 173
[그림 2-50] Liquid Mass Fraction Contours (좌) and Centerline Pressure vs Axial Distance (우) 174
[그림 2-51] Liquid Mass Fraction Contours (좌) and Cascade Surface Pressures (우) 174
[그림 2-52] 이상류 노즐 전산해석 경계조건 P-T 선도(Straight, Warm) 176
[그림 2-53] 이상류 노즐 전산해석 결과 176
[그림 2-54] 이상류 노즐 시험 및 전산해석 결과 비교 176
[그림 2-55] 이상류 노즐 전산해석 경계조건 P-T 선도(Straight, Cool) 177
[그림 2-56] 이상류 노즐 전산해석 결과 177
[그림 2-57] 이상류 노즐 시험 및 전산해석 결과 비교 178
[그림 2-58] 이상류 노즐 전산해석 경계조건 P-T 선도(Curved, Warm) 178
[그림 2-59] 이상류 노즐 전산해석 결과 179
[그림 2-60] 이상류 노즐 시험 및 전산해석 결과 비교 179
[그림 2-61] 이상류 노즐 전산해석 경계조건 P-T 선도(Curved, Cool) 180
[그림 2-62] 이상류 노즐 전산해석 결과 180
[그림 2-63] 이상류 노즐 시험 및 전산해석 결과 비교 180
[그림 2-64] 이상류 노즐 1D 설계 프로그램과 전산해석 결과 비교 181
[그림 2-65] SoftinWay 社의 AxSTREAMTM의 터빈 설계과정 182
[그림 2-66] 1차원 이상류 터빈 설계 프로그램(자체 개발) 183
[그림 2-67] 설계영역에서의 CO₂ 물성치 도출 183
[그림 2-68] 터빈 설계 프로그램을 통한 터빈 단수에 따른 전효율 184
[그림 2-69] 3-Stage Radial Outflow 터빈 설계형상 및 성능 184
[그림 2-70] 3-Stage Radial Outflow 터빈 관통 유로 형상 및 해석결과 185
[그림 2-71] 3-Stage Radial Outflow 터빈 상세설계 186
[그림 2-72] 설계 터빈에 대한 초임계 CO₂ 테스트-루프 성능시험 개략도 186
Ⅴ. 생체 이식형 RED 배터리 개발(Ⅱ) 200
[그림 1-1] 물순환 구조 및 대표적인 염분차 발전들 204
[그림 1-2] RED시스템 모식도 및 연도별로 정리된 RED 기술 관련 논문들 205
[그림 1-3] PVA기반 하이드로젤 전해질 207
[그림 1-4] RED 스택 내부의 이온교환막 위치 모식도 207
[그림 1-5] 균질막과 비균질막의 모식도 208
[그림 1-6] 양이온교환막의 대표적인 고분자 구조 및 화학 구조 208
[그림 1-7] 음이온교환막의 대표적인 화학 구조 209
[그림 1-8] 폴리올레핀으로 만들어진 separator들 210
[그림 1-9] 일반적인 전기방사 과정 211
[그림 1-10] 체내 이식 가능한 의료 기기 및 배터리가 요구되는 의료용 디바이스 212
[그림 1-11] 다양한 인공와우 및 사용되는 배터리 종류 212
[그림 1-12] 일반적인 RED 발전 개념도(지역 및 pilot RED stack) 및 본 연구의 최종 목표 213
[그림 1-13] 각 요소들의 구체적인 소재 및 제작 방법 214
[그림 1-14] PLA 고분자의 분해 및 대사 과정 215
[그림 1-15] PLGA 고분자 구조 및 분해 속도 215
[그림 1-16] 세포막 구성성분 및 인지질 고분자도 216
[그림 2-1] 일리노이대 연구팀의 완전 생분해성 1차 배터리 217
[그림 2-2] 중국 칭화대학교 연구팀의 완전 생분해성 transient electronics 218
[그림 2-3] GIT 연구팀의 완전 생분해성 배터리 218
[그림 2-4] 나노기공을 이용한 소형 RED 시스템 219
[그림 2-5] 전기뱀장어 모사 하이드로젤 RED 배터리 219
[그림 2-6] RED 시스템을 이용한 DDS(iontophoresis patch) 및 약물전달 실험 220
[그림 2-7] 서울대학교 연구팀의 약물전달용 무전극 RED 패치 221
[그림 2-8] 체액 상에서 구동하는 이식형 전극을 이용한 에너지 저장 디바이스 221
[그림 2-9] DNA하이드로젤을 이용한 에너지 저장 디바이스 222
[그림 2-10] 서강대학교 연구팀의 종이 기반 RED 디바이스 222
[그림 3-1] 막저항과 이온선택도 측정 방법 225
[그림 3-2] (a) 세포독성 실험에서 사용된 시료 배치 모식도 및 (b) 사용된 하이드로젤... 226
[그림 3-3] 단위 셀 구성 (a) 및 실제 측정 셀 (b) 227
[그림 3-4] 술폰산기를 가지는 양이온교환막의 SEM 이미지들 228
[그림 3-5] 다공성지지체와 양이온교환막의 FT-IR 결과 229
[그림 3-6] 양이온교환막의 막저항과 이온 이동수 230
[그림 3-7] 제조된 나노입자의 동결건조 후와 DLS 분석을 위해 증류수에 분산된 형태 231
[그림 3-8] 나노입자에 담지된 전해질 농도에 따른 입자 크기 분포도 231
[그림 3-9] 나노입자 농도별 방출되는 이온량에 대한 이온 전도도 232
[그림 3-10] 나노입자 함유된 하이드로젤-고분자 전해질 분석 결과들 233
[그림 3-11] Fibroblast를 이용한 이온교환막 세포독성 실험 결과: 배양시간별 세포... 235
[그림 3-12] Osteoblast를 이용한 이온교환막 세포독성 실험 결과: 배양시간별 세포... 236
[그림 3-13] Fibroblast를 이용한 하이드로젤 고분자 전해질에 대한 세포독성 실험 결과 238
[그림 3-14] 1차년도 연구결과 드러난 문제점들 및 그에 따른 해결 방안들 239
[그림 3-15] RED 테스트용 조립 모식도와 이 때 사용된 나노입자 함유 하이드로젤 고분자 전해질 239
[그림 3-16] 나노입자 함량별 EIS 측정 결과 240
[그림 3-17] 농도 비율별 출력밀도 비교 241
Ⅵ. 단위면적당 백금 0.02㎎ 이하 초저담지 고분자 연료전지 전극 개발(Ⅱ) 252
[그림 2-1] 고가습 전기분무 코팅 공정 장치 및 MEA 제작 과정 개략도 255
[그림 2-2] 고가습 전기분무 촉매층과 기존 데칼전사 촉매층 구조 개략도 256
[그림 2-3] 촉매층 샘플의 SEM 분석 결과 -데칼전사 촉매층 (a-c) 과 고가습 전기분무... 257
[그림 2-4] 촉매층 샘플의 극저온 TEM 분석 결과 -데칼전사 촉매층 (a-c) 과 고가습... 258
[그림 2-5] 연료전지 성능평가 결과 -Pt/C 촉매 기반 데칼전사 MEA (a), Pt/C 촉매 기반... 259
[그림 2-6] 연료전지 내구성평가 결과 260
[그림 2-7] 데칼전사 촉매층과 고가습 전기분무 촉매층의 접촉각 평가결과 261
Ⅶ. 초박막 원자층 두께의 이차원 물질을 활용한 수소연료전지 개발(Ⅱ) 272
[그림 1-1] 이차원 물질인 h-BN을 수소이온교환막으로 적용하고... 274
[그림 1-2] 이차원 물질인 h-BN을 활용한 MEA 제작 과정 276
[그림 1-3] Pt 나노입자를 h-BN 표면위에 담지 시키고 이를 활용한 신규 MEA 제작 공정 277
[그림 1-4] Pt 나노입자를 h-BN 표면위에 담지시킨 신규 MEA 개념도 278
[그림 1-5] h-BN의 이차원 물질 구조별 수소가스 투과도 개념도 279
[그림 1-6] AA' 적층 순서를 가진 h-BN의 물성 특성 분석 280
[그림 1-7] 이차원 물질을 활용한 MEA 제작 공정 281
[그림 1-8] 다양한 형태의 이차원 물질을 활용한 성능 평가 결과 282
[그림 1-9] 다양한 형태의 hBN을 가진 MEA의 100시간 OCV 열화 평가 결과 283
[그림 1-10] 다양한 형태의 hBN을 가진 MEA의 100시간 OCV... 283
[그림 1-11] Graphene 표면위에 Pt를 담지시키는 ALD 방법 284
[그림 1-12] 이차원 물질 표면 Pt이 담지된 신규 전극 성능 285
Ⅷ. 알칼리 연료전지 전극 바인더용 이오노머 개발(Ⅱ) 296
[그림 1-1] 양이온 교환막 연료전지 및 음이온 교환막 연료전지 개념도 299
[그림 1-2] 막-전극 접합체 구조 299
[그림 1-3] 촉매 표면에 대한 방향족 구조의 흡착 300
[그림 2-1] 고온-고압 반응기 301
[그림 2-2] Scale-up 공정을 통해 제조된 고분자 이오노머 302
[그림 2-3] 제조 용량에 따른 작용기 도입 전-후의 FT-IR 302
[그림 2-4] DMF를 용매로 사용한 불소계 이오노머 분산액 303
[그림 2-5] NMP를 용매로 사용한 불소계 이오노머 분산액 303
[그림 2-6] DMF 기반의 분산액으로부터 제조된 전해질막 304
[그림 2-7] NMP 기반의 분산액으로부터 제조된 전해질막 304
[그림 2-8] 불소계 이오노머 및 상용 이오노머의 이온 전도도 305
[그림 2-9] 불소계 이오노머 및 상용 이오노머의 화학적 내구성 305
[그림 2-10] 불소계 이오노머 바인더를 이용해 제작한 대면적 전극 306
[그림 2-11] 알칼리 연료전지 성능 307
[그림 2-12] 전극의 소수성 307