ㅇ 테스트용 리그벤치 선정 운전모드에 따른 흡/탈착 구동 테스트 및 성능 평가ㅇ 최종 선정 흡/탈착 소재적용 시스템의 모듈화 성능평가ㅇ MCC용 에너지회수 발전시스템 최종사양 성능 최적화ㅇ 최종 시제품 패키징 및 MCC system integrationㅇ CO2 농도 및 흡/탈착 모니터링, 에너지 소모량 최종 목표 달성 확인ㅇ 내연기관 연계 CO2 흡/탈착...
수송분야 이산화탄소 포집
상용차
CO2 선택적 흡착제
배기가스 에너지 회수 및 활용
CO2 압축
2
주관|
2022년 3월-2025년 12월
|1,294,800,000원
상용차 운행 중 배출 이산화탄소 포집을 위한 흡탈착시스템 원천기술 개발
본 과제는 중·대형 상용차 엔진 배기가스에서 CO2를 직접 포집·저장하기 위해 MCC 시스템과 흡·탈착, 에너지회수, 압축 구성을 통합한 운용 설계 기술을 개발하는 연구임.
연구 목표는 상용차 대상 선정 및 엔진 구동 범위 설정, 흡착제 용량·히트펌프 시스템 용량 산정, Ionic-liquid impregnated UIO-66 (IL-UIO-66) 및 ZIF-8 with CO2-selective amorphous shell(aCdIF-1@ZIF-8) 합성전략 확립, 요구 조건 예측 시뮬레이션 및 압축방안 선정임. 핵심 연구내용은 엔진 동력계를 활용한 평가시스템 구축, static/dynamic condition 범위 설정, 메조·매크로기공 담지체 및 코어-쉘 합성, 1D 시뮬레이션 모델로 MCC 요구전력과 에너지회수 해석 비교, 공정 간 에너지 소모 최적화 수행임. 기대효과는 엔진 폐열 기반 저에너지 CO2 포집 기술 확보, 친환경차 및 연료·수송(항공·선박) 분야 확장, 기존 내연기관 인프라 활용 탄소중립 핵심요소기술 확보됨.
ㅇ MCC 평가시스템 개선 및 실엔진 장착 평가ㅇ 상용차 장착 및 원활한 교체를 위한 흡착제 모듈 설계 및 제작ㅇ 선정 흡착제 대상 dynamic 조건에서 흡/탈착 구동 환경 및 제어조건 도출ㅇ 흡/탈착 소재 구조체화 및 시스템 모듈화ㅇ 시제작 터보컴파운드 및 시제작 압축기 적용성 개발ㅇ 실운전 조건에서의 에너지회수 시스템 성능평가ㅇ MCC 시스템 및 흡/...
수송분야 이산화탄소 포집
상용차
CO2 선택적 흡착제
배기가스 에너지 회수 및 활용
CO2 압축
4
주관|
2022년 3월-2025년 12월
|1,291,500,000원
상용차 운행 중 배출 이산화탄소 포집을 위한 흡탈착시스템 원천기술 개발
본 과제는 자동차 엔진 배기가스에서 CO2를 포집·저장하는 MCC 흡착 시스템을 만드는 연구임.
연구 목표는 MCC 흡착제의 static 평형조건에서 흡/탈착 성능평가 및 제어 조건 도출, 히트펌프 최적 설계, CO2 액화를 위한 컴프레셔 입구조건 및 포집 조건 선정, 대상엔진용 흡·탈착 반응기 설계·제작·평가, 상용 차량용 CO2 압축저장 시스템 모사시험 벤치 구축임. 핵심 연구 내용은 흡착제 성능평가, 흡·탈착 cycle 테스트, 유량·유속·CO2 함량·시간 기반 기본 제어 조건 도출, 반응기 구동 모듈 및 터보컴파운드 출력성능 확보, WHSC 시험조건에서 히트펌프 성능·방열량 평가, 컴프레셔 가동범위 설계, CO2 compression & storage 시제품 제작임. 기대 효과는 중·대형 상용차에 장착해 엔진 배기가스 CO2를 직접 포집·저장하고, 엔진 폐열 활용으로 포집 구동에 적은 에너지 소요 및 탄소중립 핵심 인프라 기술 확보로 활용 범위를 연료·수송 전반으로 확장함.
<1차년도> 고분자 구조유도체 설계 및 스크리닝, 라이브러리 구축
∙상용 단일중합체 스크리닝 및 설계된 블록공중합체 고분자 구조유도체 합성
∙Atom transfer radical polymerizatino (ATRP), click chemistry를 이용한 고분자 라이브러리 구축
∙친수성 입자조립 유도블록, 친수성 흡착블록, 소수성 기공형성 블록을 선정하고 repeating unit 개수를 1-100개로 조절하여 MOF형성에 미치는 영향 분석.
∙설계된 구조유도체를 MOF합성에 적용하여 초기 형상제어 능력 평가 및 비교
<2차년도> 고분자 구조유도체 역할에 따른 MOF하이브리드화 전략 수립
∙고분자 구조유도체의 기능과 조성에 따른 MOF형상제어/가공성 증대 기능평가
∙자연모사 입자기반 자기조립을 유도할 수 있는 결정화조절자 개발
∙설계된 결정화조절자에 소수성블록을 추가하여 기공형성기능을 부여
∙소수성 고분자-친수성 MOF전구체 간의 스피노달 상 분리를 유도하여 기공 구조 제어
∙금속이온과 직접 배위결합하여 고분자-MOF 하이브리드를 만들 수 있는 고분자 리간드 설계
<3차년도> MOF 구조와 형상제어기술 개발, MOF가공성 증대를 통한 복합화
∙결정화조절자를 이용하여 자연모사 다차원 형상을 갖는 MOF 합성
∙마이크로기공 (1-2 nm), 메조기공 (2-50 nm), 매크로기공(50-100 nm)을 모두 갖는 계층형 다공구조 고분자-MOF 하이브리드 합성
∙고분자-MOF 하이브리드의 열분해 메커니즘 탐색 및 하이브리드 유래 소재로 전환
∙비표면적(500-2,000 m2 g-1), 입자크기(0.1-20 um), MOF함량(50-95%) 조절
<4차년도> 듀얼-이온 배터리의 커패시터-타입 양극과 배터리-타입 음극 개발
∙커패시터-타입 양극과 배터리-타입 음극 소재 선정, 전극화기술 확보
∙설계된 고분자-전도성 MOF 소재를 커패시터-타입 양극재로 사용
∙형상/기공구조가 제어된 고분자-MOF 하이브리드 유래 탄소를 음극재로 사용
∙전극성능에서 고분자, MOF, 형상이 미치는 영향을 분석하고 구조-성능관계 도출
∙바인더 사용 최소화, 높은 충진밀도, 넓은 비표면적의 시너지효과 구현
∙최고수준의 에너지밀도(100 Wh kg-1), 출력밀도(8,000 W kg-1), 수명(2,000cycle) 달성