프로젝트 소개
본 과제는 바닷물과 강물이 만날 때 생기는 소금 농도 차이를 이용해 전기를 생산하는 역전기투석(RED) 시스템에, 더 효율적이고 안정적인 고성능 3세대 치수안정전극(DSA)을 적용하여 새로운 기술을 개발하는 연구임.
연구 목표는 4성분계 3세대 DSA전극을 적용한 RED 시스템의 기초 성능을 평가하고, 촉매층 두께 및 전극 내구성 등 기초 물성 특성을 측정하며, 다양한 운전 조건에서 출력 밀도, 비에너지 등 주요 성능 인자를 확보하는 데 있음. 이를 통해 신재생에너지 공급, 전해도금 배출폐수 처리, 유가자원 회수, 폐수로부터 염분차 에너지 회수, 난분해성 유기오염물질의 저에너지형 전기화학적 수처리 등 다양한 환경 에너지 산업 분야에 적용 가능성을 모색함. 핵심 연구 내용은 주관기관에서 고성능 3세대 DSA전극을 제작하는 것으로, 지지체 검토, 촉매 물질 선정, 제작 공정 조건 확립 및 FIB-SEM, TEM 등을 통한 기초 물성 분석을 포함함. 공동개발기관에서는 RED 시스템의 성능을 검증하는 것으로, 4성분계 DSA전극이 적용된 시스템의 전기화학적 특성 검증, I-V 및 P-V 곡선 분석을 통한 성능 최적화, 연속 운전 성능 평가, DSA전극 및 전해질 조건에 따른 반응 기작 규명, RED 시작품 설계 및 시스템 모델링을 수행함. 기대 효과는 새로운 형태의 3세대 DSA전극 개발을 통해 주관기관의 새로운 사업 분야 발굴 및 판로 개척, 4차 산업 기반 신재생에너지 및 환경 에너지 산업 진출을 제고하는 것임. 또한, 국가적 차원에서 파리 기후협약에 능동적으로 대응할 수 있는 전문 중소기업을 양성하여 국가 기술 경쟁력 향상에 기여함. 공동연구기관은 RED 시스템의 성능 향상 및 가격 경쟁력 강화를 통해 기술 상용화를 조기에 실현하고, 무한 청정 자원인 염분차 에너지의 실용화를 앞당김으로써 온실가스 감축 및 기후 변화 대응에 크게 기여할 것으로 예상됨.