[표지]
제출문
목차
전략적 국제공동연구 발굴 및 지원 프로세스 고도화 4
요약문 6
SUMMARY 8
Contents 10
제1장 서론 18
제2장 전략적 공동연구 발굴 기회 확대 19
제1절 전략적 국제공동연구 발굴 필요성 19
1. 국제협력 및 국제공동연구 19
2. 전략적 국제공동연구 발굴 19
제2절 전략적 국제공동연구 발굴 확대 전략 21
1. 주요 개발 이슈 21
2. 개발 전략 22
3. 업무영역별 전담인력 구성 25
제3장 전략적 국제공동연구 확대를 위한 세부 연구 활동 27
제1절 글로벌 기술 수요 및 기관 맵 구축 27
1. 기술수준 및 기술수준 평가의 개념 28
2. 국제협력 대상 기관 기술수준 평가 29
3. 시사점 51
제2절 고객지향적 온라인 플랫폼 구축 54
1. 온라인 플랫폼 구축 배경 54
2. 2019년 구축 내용 54
3. 2019년 온라인 플랫폼 구축 상세 수행 내역 56
제3절 국제공동연구 발굴 및 기획 59
1. 글로벌 협력 과제 원내 공모 및 선정 59
2. 글로벌협력 선정과제 성과 및 관리 63
3. 한국에너지기술연구원 2019년 국제공동연구 현황 65
4. 전략적 국제공동연구 발굴 활동 67
제4절 국제협력활동 확대 및 글로벌 위상 제고 76
1. 국제인력 교류 활성화 76
2. MOU 성과 80
3. 글로벌전략리포트(동향보고서) 작성 81
4. 국제협력위원회 운영 82
제4장 기대효과 및 결론 83
참고문헌 85
부록 86
부록 1. 글로벌전략리포트 No.1(국제공동연구 전략기획을 위한 국제협력 대상 기관 특허 분석(CCS, 에너지 저장 분야)) 88
부록 2. 글로벌전략리포트 No.2(美 의회, 州 정부, 글로벌기업(RE100) 에너지 전환 정책) 122
부록 3. 글로벌전략리포트 No.3(미국 수소연료전지 기술개발 현황 및 전망) 208
부록 4. 글로벌전략리포트 No.4(Macro-Level Analysis of ARPA-E) 238
다공성 탄소 지지체 촉매 개발을 위한 호주 CSIRO와의 공동연구 274
요약문 276
SUMMARY 278
Contents 280
제1장 서론 298
제1절 배경 및 필요성 298
1. CSIRO와의 협력 298
2. 필요성 299
3. 주요 기술 개발 이슈 299
4. 타개전략 300
제2장 다양한 금속의 저등급 석탄 지지체로의 분산성 302
제1절 Nickel 분산 302
1. Ni Loading이 분산에 미치는 영향 평가 302
2. 다양한 등급의 석탄에 Ni을 분산 시키는 경우의 분산성 평가 303
3. 산화된 고등급 석탄에 대한 Nickel의 분산성 평가 308
4. 제조된 Ni/Coal 촉매의 기기 분석 309
5. 제조된 Ni/Coal 촉매의 Methanol Steam Reforming(MSR) 활성 318
제2절 Copper 분산 320
1. Eco 석탄으로의 Cu 분산 방법 비교(IWI vs Imp) 320
2. Eco 석탄으로의 Cu의 Imp 분산 시 용매의 영향 평가 321
제3절 다양한 Non-PGM 금속 분산 322
1. Zn, Cr, Fe의 Imp에 의한 Eco coal로의 분산 322
2. 전이 금속(Fe, Cu, Mn, Co, Zn, Cr)의 Eco coal로의 IWI 분산 323
3. Promoter(Ce, Zr, La, Ca, Mg, Sn) 금속의 Eco coal로의 IWI 분산 324
4. 기타 금속(Ru, K, Mo, Bi, In, Ga)의 Eco coal로의 IWI 분산 325
5. 금속 분산 Discussion 326
제4절 PGM 금속 분산 330
1. Rh의 IWI에 의한 Eco coal로의 분산 330
2. Pt와 Pd의 IWI에 의한 Eco coal로의 분산 332
3. Discussion 334
제5절 혼합 금속의 분산 336
1. 전이금속 기반 금속 혼합물의 Eco coal로의 분산 336
2. Cu, Zn 조합 337
3. Ni, Zr 혼합 금속의 분산 337
4. Rh, Pt 혼합 금속의 분산 338
제6절 MOx 지지체 기반 상용 촉매의 TEM image 339
제3장 Eco 석탄 지지체 촉매의 MSR 활성 340
제1절 활성 금속 Screening 340
제2절 Ni-기반 촉매 341
1. Promoter의 영향 평가 341
2. 온도 의존성 343
3. Pre-gasification이 MSR 활성에 미치는 영향 평가 345
4. Continuous long-term stability 평가 345
제3절 Rh-기반 촉매 349
1. Promoter의 영향 평가 349
2. 온도, S/C Ratio, Space Velocity,Rh Loading 의존성 349
3. MeOH 농도 변화 351
4. Pre-gasification과 pre-oxidation이 MSR 활성에 미치는 영향 평가 352
5. Continuous long-term stability 평가 353
제4절 Pd-기반 촉매 356
1. Promoter의 영향 평가 356
2. 온도 의존성 356
제5절 상용 MSR 촉매인 Hifuel R120의 품질 평가 357
1. 온도 의존성 357
2. Repeatability 358
3. MeOH 농도의 영향 358
제6절 Eco Coal과 Alumina의 촉매 지지체로서의 비교 360
1. 촉매 활성 360
2. TEM Image 361
3. BET Analysis 363
4. XRD Analysis 364
5. H₂-TPR Analysis 367
제7절 CSIRO의 탄소 지지체 촉매의 MSR 활성 평가 368
1. CSIRO samples 368
2. CSIRO samples의 MSR 활성 평가 370
제4장 Eco 석탄 지자체 촉매의 CO₂ Methanation 활성 372
제1절 1st Trial 372
1. CSIRO에 보낼 촉매 결정 372
2. Test at CSIRO(CSIRO test bench) 374
제2절 2nd Trial 380
1. CSIRO에 보낼 촉매 Screening 380
2. Test at CSIRO 383
제5장 촉매 활성과 활성탄 Pore 구조의 상관관계 연구 387
제1절 다양한 pore 구조의 활성탄 제조 및 분석 387
1. 활성탄의 제조 387
2. 활성탄의 pore 구조 분석 387
제2절 활성탄 촉매 지지체 선정 및 반응성 397
1. 활성탄의 선정 397
2. 활성탄 지지체 nickel 촉매의 methanol steam reforming(MSR) 활성 399
3. 활성탄 지지체 nickel 촉매의 CO₂ methanation(CM) 활성 402
4. MSR과 CM 반응의 비교 403
제3절 촉매 활성(MSR)과 활성탄 pore 구조의 상관관계 분석 405
1. BET 표면적 405
2. Mesoporous/microporous 표면적 비율 406
3. Mesoporous 표면적 408
4. Microporous 표면적 410
5. Mesoporous/microporous pore volume 비율 412
6. Mesopore volume 415
7. Micropore volume 416
8. Pore size distribution(PSD) 418
제4절 촉매 활성(CM)과 활성탄 pore 구조의 상관관계 분석 420
1. BET 표면적 420
2. Mesoporous/microporous 표면적 비율 421
3. Mesoporous 표면적 422
4. Microporous 표면적 423
5. Mesoporous/microporous pore volume 비율 424
6. Mesopore volume 425
7. Micropore volume 426
8. Pore size distribution(PSD) 427
제5절 활성탄 지지체 nickel 촉매의 분석 429
1. TGA in N₂ condition 429
2. TEM 430
3. XRD 431
제6장 석탄 지지체의 Pore 구조 Tailoring 432
제1절 열분해 온도에 따른 영향 평가 432
제2절 Steam activation 조건에서 활성화 온도의 영향 평가 433
제3절 Steam activation(650 ℃) 시 활성화 시간 영향 평가 434
제4절 CO₂에 의한 활성화에서 온도의 영향 평가 435
제7장 Ash-free coal(AFC)와 activated carbon(AC) 지지체 촉매의 toluene reforming 활성 평가 437
제1절 서론 437
제2절 실험방법 437
제3절 Ni/AFC, Ni/AC 촉매의 characterization 439
제4절 Ni/AFC와 Ni/AC의 toluene steam reforming 441
제5절 24.4Ni/AFC-Imp와 14.9Ni/AC-IWI의 분석 443
제8장 Methanol steam reforming(MSR)의 경제성 분석 447
제1절 MSR의 현황 분석 447
제2절 Economic analysis 448
제9장 CSIRO와의 Interaction Activity 451
제1절 대학원생 2명의 CSIRO 파견 연수 실시 451
제2절 Agreements 작성 및 진행 453
제3절 상호 방문 454
1. CSIRO의 한국 방문 및 활동(2018) 454
2. KIER의 CSIRO 방문 및 활동(2018) 456
3. CSIRO의 한국 방문 및 활동(2019) 462
4. KIER의 CSIRO 방문 및 활동(2019) 463
제4절 Communication 464
제10장 결론 465
KIER-NETL 글로벌협력 연구를 위한 사전기획 연구 466
요약문 468
SUMMARY 469
Contents 470
제1장 서론 474
제1절 개요 474
1. 가스 하이드레이트 형성기술 474
2. Computer-aided engineering 기술 475
제2절 기술협력 필요성 476
제3절 기술개발 현황 477
제4절 기술개발 이슈 478
제2장 목표 및 내용 479
제1절 목표 479
제2절 내용 479
제3장 결과 480
제1절 가스 하이드레이트 분야 480
제2절 Computer-aided engineering 분야 485
제4장 결론 489
참고문헌 491
Facet(111) 기반 코어-쉘 nanosheet 전극촉매용 신규 지지체 소재 개발(Ⅰ) 492
요약문 494
Overview 497
Approaches 499
Outcomes 499
Relevance 501
Results 504
Summary & Future works 508
Spin-offed Outcomes 509
부록 510
섬유강화 복합소재를 이용한 구조일체형 면상발열체 기술 개발 522
요약문 524
Goal and Objectives 530
Technical Difference and Effects 530
Goal and Objectives 531
Goal Achievement 531
Results of Research 532
Task Outline 532
Research Plans : Task 1 533
Research Plans : Task 2 536
Research Plan(2020) 539
Task Plan : 2019-2020 540
Final Performance Target 540
Technology Transfer Plan 541
Summary 541
연소후 배가스 적용 대상 재생에너지 저감이 가능한 탄소계 CO₂ 흡착제 개발 542
요약문 544
SUMMARY 545
Contents 547
제1장 서론 552
제1절 개요 552
제2절 글로벌협력 필요성 553
제2장 연구개발 목표 및 내용 554
제1절 연구목표 및 핵심 연구내용 554
제2절 TRL 명세서 556
제3절 정량적 성과 목표 557
제3장 연구개발 결과 558
제1절 주요 수행업무 558
제2절 화학적 특성 분석 561
제3절 감압 탈착 564
제4절 재생에너지 분석 567
제5절 이동층 실험 569
1. 실험장치 및 조건 569
2. 실험결과 572
3. 설계인자 도출 575
제4장 결론 577
참고문헌 578
전략적 국제공동연구 발굴 및 지원 프로세스 고도화 16
〈표 1-1〉 구성원별 업무 분장 현황 25
〈표 3-1〉 CPC의 대분류 섹션 단위 구조 33
〈표 3-2〉 CCS 분야 글로벌 주요 기관 평가 지표(기업 중심) 38
〈표 3-3〉 CCS 분야 글로벌 주요 기관 평가 지표(연구기관 중심) 40
〈표 3-4〉 리튬계 배터리 하위 기술 영역 상세 기술표 46
〈표 3-5〉 리튬계 배터리 분야 글로벌 주요 기관 평가 지표(기업 중심) 48
〈표 3-6〉 리튬계 배터리 분야 글로벌 주요 기관 평가 지표(연구기관 중심) 50
〈표 3-7〉 2019년 온라인 플랫폼 구축 세부 내용 55
〈표 3-8〉 글로벌협력 주요사업 세부과제 공모(안) 60
〈표 3-9〉 글로벌협력 주요사업 세부과제 집행 프로세스 61
〈표 3-10〉 공동연구사업 공모 과정 61
〈표 3-11〉 2019 글로벌협력 중간점검 모니터링 대상 과제 목록 63
〈표 3-12〉 2019년 국제공동연구 리스트 65
〈표 3-13〉 CKC 2019 출연연 공동포럼 프로그램 67
〈표 3-14〉 CKC 2019 Research Showcase 68
〈표 3-15〉 EKC 2019 출연연-유럽 매치메이킹 세션 69
〈표 3-16〉 RD20 프로그램 70
〈표 3-17〉 외국인 석·박사 초청 연구협력 현황 76
〈표 3-18〉 외국인 연수생 활용 현황 76
〈표 3-19〉 IAESTE 외국인 연수생 활용 현황 78
〈표 3-20〉 세계은행 PASET 프로그램 KIER 연구자 수요 79
〈표 3-21〉 2019년 체결 MOU 현황 80
〈표 3-22〉 2019년 국제협력위원회 구성 82
다공성 탄소 지지체 촉매 개발을 위한 호주 CSIRO와의 공동연구 296
〈표 2-1〉 Proximate, ultimate analysis of Eco coal & 17.7 wt% Ni/Eco 302
〈표 2-2〉 이온 교환법에 의해 제조된 다양한 loading의 Ni/Eco 촉매 303
〈표 2-3〉 Proximate and ultimate analysis of support coals 303
〈표 2-4〉 다양한 석탄 지지체에 Ni을 분산하여 제조한 촉매 304
〈표 2-5〉 Proximate and ultimate analysis of support coals 305
〈표 2-6〉 분산된 Ni의 평균 particle size, Ni loading, 및 carboxyl group content 307
〈표 2-7〉 Eco char와 Ni/Eco 촉매의 pore characteristics 317
〈표 2-8〉 Eco 석탄으로의 Cu 분산 방법의 비교 320
〈표 2-9〉 Eco 석탄으로 Cu IWI 분산 시 용매의 영향 평가 321
〈표 2-10〉 Zn, Cr, Fe의 분산 조건 정리 322
〈표 2-11〉 전이금속의 Eco coal로의 IWI에 의한 분산 323
〈표 2-12〉 Promoter 금속들의 Eco coal로의 분산 조건 324
〈표 2-13〉 기타 활성 금속의 Eco coal로의 분산 조건 325
〈표 2-14〉 Rh 금속의 Eco coal로의 분산 조건 330
〈표 2-15〉 IWI에 의한 Rh의 HRC로의 분산 조건 331
〈표 2-16〉 Rh이 분산된 Eco coal 촉매의 열적 안정성 평가 조건 331
〈표 2-17〉 Eco coal로의 Pt의 IWI에 의한 분산 333
〈표 2-18〉 Eco coal로의 Pd 분산을 위한 조건 333
〈표 2-19〉 Eco coal로의 혼합 금속의 분산 조건 336
〈표 2-20〉 Cu와Zn의 혼합 금속의 Eco coal로의 분산 337
〈표 2-21〉 Ni, Zr 혼합 금속의 분산 337
〈표 2-22〉 Rh, Pt 혼합 금속의 Eco coal로의 분산 조건 338
〈표 2-23〉 TEM image를 얻은 상용 촉매 339
〈표 3-1〉 MSR 반응을 위한 촉매 조성 342
〈표 3-2〉 Eco coal과 alumina 지지체 촉매들의 pore structure 분석 363
〈표 3-3〉 CSIRO에서 제조된 촉매 list 368
〈표 4-1〉 CO₂ conversion 반응성 확인을 위해 호주 CSIRO로 보낸 샘플 리스트 372
〈표 4-2〉 CO₂ conversion 반응성 확인을 위한 샘플 리스트 381
〈표 4-3〉 촉매 제조를 위해 선정된 AC의 pore 구조 분석(*BC: before calcination) 381
〈표 4-4〉 CSIRO에 보낸 촉매 리스트 383
〈표 4-5〉 CSIRO의 CM 반응 raw data 예 384
〈표 5-1〉 활성화 온도에 따른 pore 구조 변화 388
〈표 5-2〉 활성화 시간에 따른 pore 구조 변화 389
〈표 5-3〉 활성화제(KOH) 혼합량 및 방법에 따른 pore 구조 변화 390
〈표 5-4〉 물리적, 화학적 동시 활성화 시 활성화 시간에 따른 pore 구조 변화 391
〈표 5-5〉 CO₂ 물리적 활성화 시 활성화 시간에 따른 pore 구조 변화 392
〈표 5-6〉 K₂CO₃에 의한 화학적 활성화 시 활성화 시간에 따른 pore 구조 변화 393
〈표 5-7〉 화학적 활성화 시 용적율에 따른 pore 구조 변화 394
〈표 5-8〉 화학적 활성화 후 물리적 활성화 진행 시의 구조 변화 395
〈표 5-9〉 원료 물질의 종류에 따른 pore 구조 변화 396
〈표 5-10〉 촉매 제조를 위해 선정된 AC의 pore 구조 분석(*BC: before calcination) 397
〈표 5-11〉 AC 지지체 nickel 촉매의 MSR activity 요약 400
〈표 5-12〉 AC 지지체 nickel 촉매의 CM activity 요약 402
〈표 5-13〉 BET 표면적과 H₂ yield 405
〈표 5-14〉 Mesoporous/microporous 표면적 비율과 H₂ yield의 상관관계 407
〈표 5-15〉 Mesopore 표면적과 H₂ yield의 상관관계 409
〈표 5-16〉 Micropore 표면적과 H₂ yield의 상관관계 410
〈표 5-17〉 Mesoporous/microporous pore volume 비율과 H₂ yield의 상관관계 412
〈표 5-18〉 Mesopore volume과 H₂ yield의 상관관계 415
〈표 5-19〉 Micropore volume과 H₂ yield의 상관관계 416
〈표 6-1〉 Eco coal 열분해에 따른 pore structure 분석 432
〈표 6-2〉 Eco coal steam 활성화 온도에 따른 pore structure 분석 433
〈표 6-3〉 Eco coal steam 활성화(650 ℃) 시 활성화 시간에 따른 434
〈표 6-4〉 Eco coal CO₂ 활성화 온도에 따른 pore structure 분석 435
〈표 7-1〉 AFC와 AC의 proximate and ultimate analysis 437
〈표 7-2〉 합성된 촉매 samples 438
〈표 7-3〉 AFC와 AC의 pore characteristics 439
KIER-NETL 글로벌협력 연구를 위한 사전기획 연구 473
〈표 3-1〉 SF₆ 가스 회수 공정들의 최적 에너지 소비량 비교 482
연소후 배가스 적용 대상 재생에너지 저감이 가능한 탄소계 CO₂ 흡착제 개발 550
〈표 3-1〉 본 연구에 사용된 carbon 기반 소재 목록 560
〈표 3-2〉 KOH-CB 입자를 이용한 예비실험(흡착반응) 조건 571
〈표 3-3〉 Rotary valve가 적용된 이동층 장치에서 KOH-CB 입자의 흡/탈착 반복 실험 조건 571
전략적 국제공동연구 발굴 및 지원 프로세스 고도화 14
[그림 2-1] 전략적 국제공동연구 프로세스의 지속적 개선 23
[그림 2-2] 국가 및 분야별 국제공동연구 예산 추이 24
[그림 2-3] KIER 과제 발굴 지원 프로세스 24
[그림 2-4] 임무 및 역할 26
[그림 3-1] 기술수준 평가체제 29
[그림 3-2] 국제협력 대상 기관 분석에 사용된 IP 전문가용 분석 도구 31
[그림 3-3] 국제협력 대상기관 기술수준 분석 프로세스 32
[그림 3-4] KIER 2050 장기발전전략 32
[그림 3-5] 연도별/국가별/연구자별 기술동향 분석 32
[그림 3-6] Text Clustering을 통한 기술동향 분석 32
[그림 3-7] 글로벌 주요 기관 기술수준 분석 32
[그림 3-8] CPC의 계층 구조 34
[그림 3-9] 주요 노이즈 특허의 세부 정보 34
[그림 3-10] 노이즈 작업이 완료된 주요 특허 세부정보 35
[그림 3-11] 최근 20년간 CCS 분야 특허 출원 동향 35
[그림 3-12] 국가별 출원 동향 36
[그림 3-13] 최다 특허 출원 기관 36
[그림 3-14] 개발자별 출원 동향 36
[그림 3-15] 기술분류 기준 출원 동향 36
[그림 3-16] CCS 분야 글로벌 Key Player(기업 중심) 37
[그림 3-17] CCS 분야 글로벌 Key Player(연구기관 중심) 39
[그림 3-18] 최근 20년간 특허 출원 동향 41
[그림 3-19] 국가별 출원 동향 42
[그림 3-20] 기관별 출원 동향 42
[그림 3-21] 개발자별 출원 동향 42
[그림 3-22] CPC 기술 분류 체계기준 출원 동향 42
[그림 3-23] 리튬계 이차전지 분야 주요 키워드 간의 관계도 43
[그림 3-24] A영역 확대 등고선 그림 44
[그림 3-25] B 영역 확대 등고선 그림 45
[그림 3-26] 리튬계 배터리 하위기술의 최근 20년간 기술 동향 46
[그림 3-27] 리튬계 배터리 분야 글로벌 주요 기관(기업 중심) 47
[그림 3-28] 리튬계 배터리 분야 전 세계 주요 기관(연구기관 중심) 49
[그림 3-29] 연구원 포털시스템 연계 56
[그림 3-30] 글로벌 기술수요맵 소개 화면 57
[그림 3-31] 글로벌 기술수요맵 주요 컨텐츠 57
[그림 3-32] 해외 전문가 DB 및 의견 게시판 메뉴 58
[그림 3-33] 최신정보 업로드 및 홈페이지 만족도 조사 58
[그림 3-34] 글로벌협력 세부과제 Stage-gate Process 59
[그림 3-35] 수요지향적 국제공동연구과제 공모 경과 62
[그림 3-36] 7개 과제 중 KIER 글로벌데이 강연회로 모니터링한 5개 과제 발표장면 63
[그림 3-37] KIER - 호주 CSIRO Collaborative Research Agreemrt 64
[그림 3-38] CKC 2019 출연연 공동포럼 관련 사진(개회사 및 발표) 67
[그림 3-39] EKC 2019 출연연-유럽 매치메이킹 세션 69
[그림 3-40] RD20 한국에너지기술연구원 발표자료 71
[그림 3-41] 2019 KIER Global Day 프로그램 73
[그림 3-42] 2019 KIER Global Day 언론보도 자료 74
[그림 3-43] 블룸버그-KIER 기관장 미팅 75
[그림 3-44] KAEA 수소에너지 심포지엄 75
[그림 3-45] KIER-PASET MOU체결 79
[그림 3-46] 글로벌전략리포트(원내 게시용) 81
다공성 탄소 지지체 촉매 개발을 위한 호주 CSIRO와의 공동연구 289
[그림 1-1] CSIRO의 oil, gas, and fuel program 및 산하 Energy resource processing 298
[그림 2-1] Ni loading이 10-18 wt%로 변화한 경우의 dispersion quality 비교 303
[그림 2-2] 다양한 석탄에 분산된 Ni의 TEM image 304
[그림 2-3] 다양한 석탄에 분산된 Ni의 TEM image 306
[그림 2-4] APS 산 처리된 Kid에 분산된 Ni의 TEM image 309
[그림 2-5] 석탄 지지체 Ni 촉매의 XRD patterns 310
[그림 2-6] 17.7 wt% Ni/Eco, R110(18% Ni/Alumina) 상용촉매, N186... 311
[그림 2-7] 17.7% Ni/Eco의 XRD pattern을 unreduced, reduced, 10-h 연소 운전 후 비교 312
[그림 2-8] 석탄 지지체 Ni 촉매의 H₂-TPR profile 313
[그림 2-9] 17.7 wt% Ni/Eco, Eco coal char, R110의 H₂-TPR profiles 314
[그림 2-10] Ni/coal 촉매의 NH3 TPD. (a) Ni/coal, Eco char & (b) Analysis of Ni/Eco profile 315
[그림 2-11] 17.7 wt% Ni/Eco의 SEM image, (a) Area 1, (b) Area 2 316
[그림 2-12] N₂ adsorption-desorption isotherms of 10.6 and 17.7 wt% Ni/Eco catalysts. 316
[그림 2-13] Reduced와 unreduced 17.7 wt% Ni/Eco의 XPS spectra 318
[그림 2-14] Ni/coal 촉매의 methanol steam reforming 활성 319
[그림 2-15] 다른 precursor 이용 IWI와 Imp에 의해 제조된 Ni/Eco의 분산을 보여주는 TEM image 320
[그림 2-16] Eco 석탄으로 Cu IWI 분산 시 용매의 영향 평가 321
[그림 2-17] Zn, Cr, Fe의 Eco coal로의 분산 322
[그림 2-18] 전이금속의 Eco coal로의 분산성을 보여주는 TEM image 323
[그림 2-19] Promoter 금속의 Eco coal로의 분산성을 보여주는 TEM image 324
[그림 2-20] 기타 활성 금속의 Eco coal로의 분산을 보여주는 TEM image 325
[그림 2-21] SH-12의 (a) TEM image와 (b) Particle diameter 분포 분석 326
[그림 2-22] 8개의 활성 금속들의 Eco coal 지지체로의 분산 시 TEM image 326
[그림 2-23] 금속들이 분산된 Eco coal 지지체 촉매의 XRD pattern-1 328
[그림 2-24] 금속들이 분산된 Eco coal 지지체 촉매의 XRD pattern-2 329
[그림 2-25] Rh 금속의 Eco LRC로의 분산을 보여주는 TEM image 330
[그림 2-26] HRC인 Minmetal과 Drayton으로의 Rh의 분산 331
[그림 2-27] Rh이 분산된 Eco의 calcination온도에 따른 입자 크기 변화 332
[그림 2-28] P-49의 (a) TEM image와 (b) Particle diameter 분포 분석 332
[그림 2-29] Pt의 Eco coal로의 IWI 분산 결과 TEM image 333
[그림 2-30] Eco coal로의 Pd의 분산 결과를 보여주는 TEM Image 333
[그림 2-31] P-46 (Pt), SH-40 (Pd), BJH-1 (Ru)의 TEM image 334
[그림 2-32] PGM on Eco 촉매의 XRD pattern 335
[그림 2-33] 혼합 금속의 Eco coal로의 분산 품질을 보여주는 TEM image 336
[그림 2-34] Cu, Zn 혼합 금속의 Eco coal로의 분산 TEM image 337
[그림 2-35] Ni, Zr 혼합 금속의 Eco coal로의 분산 338
[그림 2-36] Rh, Pt 혼합 금속의 Eco coal로의 분산 338
[그림 2-37] 상용 촉매의 TEM image 339
[그림 3-1] 단일 금속이 Eco coal에 분산된 경우의 MSR 활성 비교 340
[그림 3-2] Ni에 활성 금속이 첨가된 경우의 MSR 반응 결과 341
[그림 3-3] Ni에 promoter 금속이 첨가된 경우의 MSR 반응 결과 342
[그림 3-4] Ni/Eco 촉매에 promoter가 도입된 경우의 결과 343
[그림 3-5] Ni/Eco의 온도 변화에 따른 MSR 반응성 343
[그림 3-6] Ni-Rh/Eco의 온도 변화에 따른 MSR 반응성 344
[그림 3-7] Ni-K/Eco의 온도 변화에 따른 MSR 반응성 344
[그림 3-8] Ni/Eco의 pre-gasification 전·후의 MSR 반응성 비교(Red : reduction 후) 345
[그림 3-9] Ni/Eco 촉매의 1,000 hr 연속 MSR 반응 346
[그림 3-10] 1,000 hr 연속 운전 후의 Ni/Eco 촉매의 TEM image 346
[그림 3-11] Ni/Eco 촉매의 1,000 hr 연속운전 전후의 XRD pattern 비교 347
[그림 3-12] 상용촉매의 1,000 hr 연속 MSR 반응 348
[그림 3-13] Rh에 활성 금속을 첨가한 경우의 MSR 반응성 변화 349
[그림 3-14] Rh/Eco의 온도 변화에 따른 MSR 반응성 350
[그림 3-15] 5.9 wt% Rh/Eco의 MSR 반응의 S/C 의존성 350
[그림 3-16] 5.9 wt% Rh/Eco의 MSR 반응의 space velocity 의존성 351
[그림 3-17] Rh/Eco의 MSR 반응의 Rh loading 의존성(BC : before calcination) 351
[그림 3-18] MeOH 농도에 따른 Rh/Eco의 반응성 변화 352
[그림 3-19] Rh/Eco의 pre-gasification 전·후의 MSR 반응성 비교(Red : reduction 후) 352
[그림 3-20] Rh/Eco 촉매의 pre-oxidation 전·후의 MSR 반응성 비교 353
[그림 3-21] Rh/Eco 촉매의 1,000 hr 연속 MSR 반응 354
[그림 3-22] Rh/Eco의 1,000 h 반응 후의 TEM image 354
[그림 3-23] Rh/alumina 촉매의 600 hr 연속 MSR 반응 355
[그림 3-24] Pd에 다른 금속들을 첨가한 경우의 MSR 반응성 변화 356
[그림 3-25] Pd/Eco의 온도 변화에 따른 MSR 반응성 357
[그림 3-26] 상용촉매인 Hifuel R120의 MSR 반응에 대한 온도 의존성 357
[그림 3-27] 상용촉매인 Hifuel R120의 MSR 반응에 대한 재현성 평가 358
[그림 3-28] 상용촉매인 Hifuel R120의 MSR 반응에서 MeOH 농도에 따른 활성 변화 359
[그림 3-29] Eco coal 지지체 촉매의 활성 및 가스 선택성 360
[그림 3-30] Alumina 지지체 촉매의 활성 및 가스 선택성 360
[그림 3-31] Rh/Eco와 Rh/Alumina의 TEM image 361
[그림 3-32] Pt/Eco와 Pt/Alumina의 TEM image 362
[그림 3-33] Pd/Eco와 Pd/Alumina의 TEM image 362
[그림 3-34] Ni/Eco와 Ni/Alumina의 TEM image 362
[그림 3-35] Eco coal과 alumina 지지체 기반 촉매의 adsorption isotherm 364
[그림 3-36] Rh이 분산된 Eco coal과 alumina 지지체 촉매의 XRD pattern 365
[그림 3-37] Pt이 분산된 Eco coal과 alumina 지지체 촉매의 XRD pattern 365
[그림 3-38] Pd이 분산된 Eco coal과 alumina 지지체 촉매의 XRD pattern 366
[그림 3-39] Ni이 분산된 Eco coal과 alumina 지지체 촉매의 XRD pattern 367
[그림 3-40] Eco coal과 alumina 지지체 촉매들의 H₂-TPR profile 367
[그림 3-41] Hierarchical 10%Co/HPC의 SEM image 369
[그림 3-42] Mesoporous 20%Mo/CMK3의 SEM image 369
[그림 3-43] Structured zirconia 지지체 촉매 10%Ni/ZrO₂-porous의 SEM image 370
[그림 3-44] CSIRO 제조 촉매의 MSR performance 371
[그림 3-45] CSIRO 제조 촉매의 MSR 반응 시 selectivity 371
[그림 4-1] CSIRO에서 test될 샘플의 MSR 활성 비교 373
[그림 4-2] CSIRO 송부된 샘플의 MSR 반응에서의 selectivty 373
[그림 4-3] CSIRO의 high throughput testing facility 374
[그림 4-4] CSIRO에서 보내온 methanation과 MeOH 합성 실험 결과의 raw data 375
[그림 4-5] Methanation 반응에 적용된 촉매의 활성 평가 376
[그림 4-6] 고압 Methanation 반응에 적용된 촉매의 활성 평가 377
[그림 4-7] Ni이 분산된 Eco coal 지지체 촉매의 methanation 반응 활성 377
[그림 4-8] Ru이 분산된 Eco coal 지지체 촉매의 methanation 반응 활성 378
[그림 4-9] Co이 분산된 Eco coal 지지체 촉매의 methanation 반응 활성 379
[그림 4-10] Ni과 K이 동시에 분산된 Eco coal 지지체 촉매의 methanation 반응 활성 379
[그림 4-11] Ni이 mesoporous zirconia에 분산된 촉매의 methanation 반응 활성 380
[그림 4-12] CO₂ methanation 반응 활성 비교 382
[그림 4-13] CSIRO의 CM 반응 raw data 예 384
[그림 4-14] CSIRO의 CM 반응 결과 요약(CO₂ conversion) 385
[그림 4-15] CSIRO의 CM 반응 결과 요약 (CH₄ selectivity) 385
[그림 4-16] CSIRO의 300-400 ℃에서의 CM 반응 결과 요약(CO₂ conversion) 386
[그림 4-17] CSIRO의 300-400 ℃에서의 CM 반응 결과 요약(CH₄ selectivity) 386
[그림 5-1] 활성화 온도에 따른 pore 구조 변화 388
[그림 5-2] 활성화 시간에 따른 pore 구조 변화 389
[그림 5-3] 활성화제(KOH) 혼합량 및 방법에 따른 pore 구조 변화 390
[그림 5-4] 물리적, 화학적 동시 활성화 시 활성화 시간에 따른 pore 구조 변화 391
[그림 5-5] CO₂ 물리적 활성화 시 활성화 시간에 따른 pore 구조 변화 392
[그림 5-6] K₂CO₃에 의한 화학적 활성화 시 활성화 시간에 따른 pore 구조 변화 393
[그림 5-7] 화학적 활성화 시 용적율에 따른 pore 구조 변화 394
[그림 5-8] 화학적 활성화 후 물리적 활성화 진행 시의 구조 변화 395
[그림 5-9] 원료 물질의 종류에 따른 pore 구조 변화 396
[그림 5-10] 선정된 AC의 adsorption isotherm 398
[그림 5-11] Non-coconut shell 원료로 제조된 AC의 adsorption isotherm 399
[그림 5-12] AC 지지체 nickel 촉매의 MSR activity 요약 400
[그림 5-13] AC 지지체 nickel 촉매의 MSR 반응 selectivity 401
[그림 5-14] Non-coconut shell 원료로 제조된 AC의 MSR 반응 거동 401
[그림 5-15] AC 지지체 nickel 촉매의 CM activity 요약 403
[그림 5-16] MSR과 CM 반응 활성의 pore 구조 영향 비교 403
[그림 5-17] MSR과 CM 반응 활성의 pore 구조 영향 비교 404
[그림 5-18] BET 표면적과 H₂ yield의 상관관계 405
[그림 5-19] 촉매 활성 영역 별 BET 표면적과 H₂ yield의 상관관계 406
[그림 5-20] Mesoporous/microporous 표면적 비율과 H₂ yield의 상관관계 407
[그림 5-21] 촉매 활성 영역 별 Mesoporous/microporous 표면적 비율과 H₂ yield의 상관관계 408
[그림 5-22] Mesopore 표면적과 H₂ yield의 상관관계 409
[그림 5-23] 촉매 활성 영역 별 Mesopore 표면적과 H₂ yield의 상관관계 410
[그림 5-24] Micropore 표면적과 H₂ yield의 상관관계 411
[그림 5-25] 촉매 활성 영역 별 micropore 표면적과 H₂ yield의 상관관계 411
[그림 5-26] Mesoporous/microporous pore volume 비율과 H₂ yield의 상관관계 413
[그림 5-27] 촉매 활성 영역 별 Mesoporous/microporous pore volume 비율과 H₂ yield의 상관관계 414
[그림 5-28] Mesopore volume과 H₂ yield의 상관관계 415
[그림 5-29] 촉매 활성 영역 별 mesopore volume과 H₂ yield의 상관관계 416
[그림 5-30] Micropore volume과 H₂ yield의 상관관계 417
[그림 5-31] 촉매 활성 영역 별 micropore volume과 H₂ yield의 상관관계 417
[그림 5-32] 촉매 활성 영역(상, 중, 하) 별 PSD 418
[그림 5-33] BET 표면적과 CO 2 conversion의 상관관계 420
[그림 5-34] Mesoporous/micorporous 표면적 비율과 CO₂ conversion의 상관관계 421
[그림 5-35] Mesopore 표면적과 CO₂ conversion의 상관관계 422
[그림 5-36] Micropore 표면적과 CO₂ conversion의 상관관계 423
[그림 5-37] Mesoporous/micorporous pore volume 비율과 ₂ conversion의 상관관계 424
[그림 5-38] Mesopore volume과 CO₂ conversion의 상관관계 425
[그림 5-39] Micropore volume과 CO₂ conversion의 상관관계 426
[그림 5-40] 촉매 활성 영역(상, 중, 하) 별 PSD 427
[그림 5-41] W1 촉매의 N₂ 분위기에서의 TGA 429
[그림 5-42] AC 지지체 nickel 촉매(W1-W8)의 TEM image(size bar는 100 nm임) 430
[그림 5-43] AC 지지체 nickel 촉매(W1-W4, W11, W13)의 XRD diffraction pattern 431
[그림 6-1] 열분해된 Eco coal에 대한 Relative pressure vs. volume adsorbed 432
[그림 6-2] Steam 활성화된 Eco coal에 대한 Relative pressure vs. volume adsorbed 433
[그림 6-3] Eco coal의 steam 활성화 시간의 영향 : Relative pressure 434
[그림 6-4] Eco coal의 steam 활성화 시간의 영향 : Relative pressure 435
[그림 6-5] Eco coal의 CO₂ 활성화에서 온도의 영향 : Relative pressure 436
[그림 7-1] AC의 N₂ adsorption-desorption isotherms 439
[그림 7-2] (a) 24.4Ni/AFC-Imp의 TEM image, (b) 24.4Ni/AFC-Imp의 SEM image 440
[그림 7-3] (a) 14.9Ni/AC-IWI의 TEM image, (b) 14.9Ni/AC-IWI의 SEM image 441
[그림 7-4] Ni/AFC의 SRT catalytic activity 442
[그림 7-5] Ni/AC의 SRT catalytic activity 442
[그림 7-6] 24.4Ni/AFC-Imp와 14.9Ni/AC-IWI의 XRD patterns 443
[그림 7-7] FT-IR spectra. (a) AFC와 24.4Ni/AFC-Imp, (b) AC와 14.9Ni/AC-IWI 444
[그림 7-8] 24.4Ni/AFC-Imp와 14.9Ni/AC-IWI의 H₂-TPR profile 445
[그림 7-9] AFC, AC, LRC (Eco coal), alumina(오상자이엘)의 TGA profile 446
[그림 8-1] 경제성 분석을 위한 MSR 비즈니스 모델 447
[그림 8-2] JHFC Kawasaki H₂ station 448
[그림 8-3] 경제성 분석의 고려사항 448
[그림 8-4] 각개 항목에 대한 비용 추측 449
[그림 8-5] Sensitivity analysis 449
[그림 8-6] MeOH의 가격 변동 추이 및 이에 따른 생산 비용 분석 450
[그림 8-7] Scale-up case 분석 450
[그림 9-1] 대학원생의 CSIRO 방문 사진 451
[그림 9-2] Experimental training 사진 452
[그림 9-3] 실험실 연수 사진. 금속 분산, calcination, high throughput reactor 452
[그림 9-4] 2017년 10월 18일 받은 CSIRO의 공동연구 supporting letter 453
[그림 9-5] 상호 합의된 Collaborative Research Agreement의 표지 454
[그림 9-6] NST-CSIRO joint workshop 기념촬영 455
[그림 9-7] KIER와 CSIRO의 발표 사진 455
[그림 9-8] 기획회의 사진 456
[그림 9-9] CSIRO의 Dr. Jim Patel, Dr. Yunxia Yang, Dr. Woojin Lee과의 미팅 457
[그림 9-10] Monash University의 Dr. Sankar Bhattacharya 교수 미팅 459
[그림 9-11] CSIRO at Brisbane(QCAT) 미팅 460
[그림 9-12] CSIRO 주관 AJCRU 학회 참석 및 CSIRO at Brisbane(QCAT) 방문 461
[그림 9-13] CSIRO의 KIER 방문 사진 462
[그림 9-14] 향후 KIER-CSIRO 공동 기획 주제 462
[그림 9-15] 호주와의 공동 연구 아이디어 463
[그림 9-16] KIER 연구원의 CSIRO 방문 사진 463
[그림 9-17] 2018년 호주에서 받은 email list 464
[그림 9-18] 2019년 호주에서 받은 email list 464
KIER-NETL 글로벌협력 연구를 위한 사전기획 연구 472
[그림 1-1] 가스 하이드레이트 구조(좌)와 분리기술로의 응용 개념(우) 474
[그림 1-2] 0.1 MWth Oxy-CFBC test-rig 475
[그림 3-1] 통상의 육각구조 얼음(좌)과 가스 하이드레이트(우) 결정구조 비교 480
[그림 3-2] 하이드레이트법과 액화법 적용의 SF₆ 가스 분리 에너지 소비량 비교 483
[그림 3-3] 객체 크기-선택적 하이드레이트 형성을 통한 SF₆ 분리기술 개념도[그림없음] 484
[그림 3-4] IDAES 기능 및 활용기술 486
[그림 3-5] IDAES screen shot 487
[그림 3-6] NETL 기 수행 연구 – 보일러 모델링 및 최적화 487
[그림 3-7] Challenges of Equation Oriented Optimization 488
연소후 배가스 적용 대상 재생에너지 저감이 가능한 탄소계 CO₂ 흡착제 개발 549
[그림 1-1] 연소후 CO₂ 포집기술 적용 개념도 552
[그림 1-2] 연소후 건식 CO₂ 포집기술 개발 동향 553
[그림 3-1] 과제 주요 수행업무 558
[그림 3-2] 재생에너지 분석을 위한 소재 평가 절차 559
[그림 3-3] CO₂ 등온 흡착능 평가 장치 561
[그림 3-4] CO₂ 등온 평형흡수능 측정 결과 562
[그림 3-5] 여러 소재의 흡수 조건(40℃, CO₂ 15%),... 562
[그림 3-6] TGA 흡착/탈착 3 사이클 실험 결과 563
[그림 3-7] 갑압 탈착 실험용 TPAD 장치 개략도 564
[그림 3-8] 감압 탈착 시 TPAD시스템 압력 및 농도 프로파일 565
[그림 3-9] 감압 탈착 실험 결과 566
[그림 3-10] 소재의 CO₂ 흡착을 위해 필요한 흡착열 567
[그림 3-11] 재생에너지 분석 결과 568
[그림 3-12] 단탑 이동층 실험장치 570
[그림 3-13] Rotary valve가 적용된 단탑 이동층 실험장치 570
[그림 3-14] 고체층높이에 따른 이동층 흡착 실험 결과 572
[그림 3-15] 유입 기체 유량에 따른 이동층 흡착 실험 결과 573
[그림 3-16] Rotary valve가 적용된 단탑 이동층 실험장치에서 CO₂ 흡/탈착 cycle 실험 결과 574
[그림 3-17] 두 시간인자의 곱과 동적흡수능과의 관계 575
[그림 3-18] 흡수, 재생 반응기 설계 결과 576
[그림 3-1] 국가별 글로벌 기업 RE100 참여비중 198
[그림 3-2] 산업별 글로벌 기업 RE100 참여비중 100
[그림 4-1] RE100 대상 기업의 발전원별 전력사용 199
[그림 4-2] 자가발전기업의 전력원별 재생에너지 사용량 199
[그림 5-1] RE100참여기업들이 말하는 장벽 201
[그림 5-2] 미국 기업들의 전력 수급 현황 202
[그림 5-3] 유럽 기업들의 전력 수급 현황 202
[그림 5-4] 중국 기업들의 전력 수급 현황 203
[그림 5-5] 인도 기업들의 전력 수급 현황 203
[그림 5-6] 일본 기업들의 전력 수급 현황 204