○ 저비용 직접공기포집(DAC) 원천기술 및 CO2 처리량 10 kg/일급 공정 기술 개발- 공기 중 CO2 처리량 10 kg/일 이상 규모의 1,000 CMH급 DAC 공정 개발 및 연속 운전 기술 확보 - 대량 성형 소재 개발을 통해 포집성능 : 0.03 g-CO2/g-sorbent (3.0 wt.%) 이상 달성- 고효율(재생열에너지 : 5 GJ/...

본 과제는 2050 탄소중립을 위한 네거티브 탄소배출기술 확보를 목표로, 건물·도로·산업 공정에서 CO2를 포집하고 활용까지 연결하는 개념을 연구하는 프로젝트임. 연구목표는 건물 에너지 절감 효과 분석, 도로시설물 이용 인공나무 개념 도출, DAC/RCC 조형물 메탄올 생산 개념연구, 재생에너지 기반 공기 직접 포집 플랫폼의 흡착소재 탐색, MOF 기반 전기기반 TSA 적용 가능성 확인에 있음. 핵심 연구내용은 저농도 CO2 포집기술 및 DAC 적용 LCA, 저농도 흡수 CO2 직접 수소화에 의한 메탄올 제조 회분식 반응기 설계·성능평가, 폐콘크리트/폐유리/폐플라스틱 조성물의 CO2 결합 반응성 탐색, 전기화된 파이버 흡착제 및 MOF 스크리닝과 복합소재 합성임. 기대효과는 소형 분산형 CO2 포집 확장과 CO2 활용 신사업 시장 선점, 친환경 일자리 창출 기여임.

연구기간 동안 다음 전략을 통해 목표를 달성하고자 함. ▶1차년도: 다공성 플랫폼 스크리닝/설계 및 n차 후합성 변형을 통한 성능 극대화 리간드와 단량체를 변화하여 다공성 물질을 성능 및 구조적 안정성을 스크리닝하고 더 나아가 새로운 다공성 물질을 설계하고자 함. 선정된 다공성 플랫폼은 단순 후합성 변형이 아닌 n차 후합성 변형을 통해 리간드, 열린금속자리, 다리 리간드등 다중자리 기능화 또는 결함구조를 부여하고자 함. 이를 통해 유해물질 제거에 효과적인 활성자리가 극대화된 고성능 다공성 플랫폼이 가능할 것임. -고기능성 구현을 위한 다공성 물질 스크리닝 및 설계 -다중자리 기능화를 통한 성능 극대화 -결함구조를 통한 고기능성 부여 ▶2차년도: n차 후합성 변형을 통한 고성능 다공성 플랫폼의 구조적 안정성 확보 1차년도에서 합성된 고성능 다공성물질의 구조적 안정성을 평가하고 낮은 구조적 안정성을 가진 다공성 물질의 구조적 안정성을 개선하기 위해 n차 후합성 변형을 적용하고자 함. 구조적 안정성을 향상시키기 위해 긴 탄소사슬을 가진 소수성 화합물을 n차 후합성 변형을 통해 도입하고자 함. 또한, 중심금속의 치환을 통하여 구조적 안정성을 향상시키고자 함. 이를 통해 합성된 높은 구조적 안정성을 가진 다공성 물질의 실제 응용조건에서의 안정성과 재사용성을 확인하고자 함. -소수성기 도입을 통한 안정성 극대화 -고전하 금속 치환을 통한 구조 안정화 ▶3차년도: n차 후합성 변형을 통한 고성능·고안정성이 동시에 확보된 이종 복합물질 합성 고성능 다공성 플랫폼에 n차 후합성 변형을 적용하여 맞춤소재와 융합된 복합물질을 형성하고자 함. 맞춤소재는 다공성 플랫폼의 고성능을 유지하며 동시에 높은 구조적 안정성을 부여할 수 있는 물질로 소수성 고분자, 탄소 기반 소재, 다공성 유기 고분자 등이 있음. 맞춤소재와 융합된 다공성 이종 복합물질은 고성능과 높은 구조적 안정성을 동시에 지닌 소재일 것으로 기대됨. 이와 같은 주제는 실제 응용에 있어서 기존 소재의 한계를 극복할 솔루션을 제공할 것임. -n차 후합성 변형을 통한 다공성-고분자 이종 복합물질 합성 -계층구조의 다공성-다공성 이종 복합물질 합성

연구기간 동안 다음 전략을 통해 목표를 달성하고자 함. ▶1차년도: 다공성 플랫폼 스크리닝/설계 및 n차 후합성 변형을 통한 성능 극대화 리간드와 단량체를 변화하여 다공성 물질을 성능 및 구조적 안정성을 스크리닝하고 더 나아가 새로운 다공성 물질을 설계하고자 함. 선정된 다공성 플랫폼은 단순 후합성 변형이 아닌 n차 후합성 변형을 통해 리간드, 열린금속자리, 다리 리간드등 다중자리 기능화 또는 결함구조를 부여하고자 함. 이를 통해 유해물질 제거에 효과적인 활성자리가 극대화된 고성능 다공성 플랫폼이 가능할 것임. -고기능성 구현을 위한 다공성 물질 스크리닝 및 설계 -다중자리 기능화를 통한 성능 극대화 -결함구조를 통한 고기능성 부여 ▶2차년도: n차 후합성 변형을 통한 고성능 다공성 플랫폼의 구조적 안정성 확보 1차년도에서 합성된 고성능 다공성물질의 구조적 안정성을 평가하고 낮은 구조적 안정성을 가진 다공성 물질의 구조적 안정성을 개선하기 위해 n차 후합성 변형을 적용하고자 함. 구조적 안정성을 향상시키기 위해 긴 탄소사슬을 가진 소수성 화합물을 n차 후합성 변형을 통해 도입하고자 함. 또한, 중심금속의 치환을 통하여 구조적 안정성을 향상시키고자 함. 이를 통해 합성된 높은 구조적 안정성을 가진 다공성 물질의 실제 응용조건에서의 안정성과 재사용성을 확인하고자 함. -소수성기 도입을 통한 안정성 극대화 -고전하 금속 치환을 통한 구조 안정화 ▶3차년도: n차 후합성 변형을 통한 고성능·고안정성이 동시에 확보된 이종 복합물질 합성 고성능 다공성 플랫폼에 n차 후합성 변형을 적용하여 맞춤소재와 융합된 복합물질을 형성하고자 함. 맞춤소재는 다공성 플랫폼의 고성능을 유지하며 동시에 높은 구조적 안정성을 부여할 수 있는 물질로 소수성 고분자, 탄소 기반 소재, 다공성 유기 고분자 등이 있음. 맞춤소재와 융합된 다공성 이종 복합물질은 고성능과 높은 구조적 안정성을 동시에 지닌 소재일 것으로 기대됨. 이와 같은 주제는 실제 응용에 있어서 기존 소재의 한계를 극복할 솔루션을 제공할 것임. -n차 후합성 변형을 통한 다공성-고분자 이종 복합물질 합성 -계층구조의 다공성-다공성 이종 복합물질 합성