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개발동향

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개발동향 상세정보 게시판
분류 [측정분석장비] 환경오염측정분석장비기술
과제명 능동적 자가세정이 가능한 유연 세라믹 나노섬유 분리막 제조 기술 개발
연구기관 한국기계연구원
연구기간 2019.01.01.~2019.12.31.
연구비 77,766 천원
핵심키워드 세라믹, 나노섬유, 전기방사, 분리막, 자가세정
요약

연구목적 및 필요성

 O 현재까지 나노섬유 기반 수처리 분리막 개발의 경우 대부분 고분자 소재를 중심으로 연구가 진행되고 있음

 O 그러나 고분자 소재만으로는 고온, 강산/강염기, 유기용제 등의 극한환경에 적용이 불가하며 다양한 분야로 확장이 어려운 측면이 있음. 따라서 세라믹 소재의 나노섬유 분리막이 개발되어야하는 필요성이 제기됨

 O 이에 본연구는 내구성이 우수하여 극한 수질환경에 적용할 수 있는 세라믹 나노섬유 분리막을 개발하는 것으로 정밀여과 급의 분리특성과 광분해 특성을 동시에 구현하는 능동적 자가 세정이 가능한 세라믹 분리막을 개발하는 것임

 

연구 내용 및 범위

 O 유연(flexible) 세라믹 나노섬유 분리막 제조 기술 개발

 O 세라믹 나노섬유 분리막의 광촉매 특성 표면개질 기술 개발

연구성과

연구결과

 O 유연(flexible) 세라믹 나노섬유 분리막 제조기술 개발

  - 세라믹 소재 특유의 취성을 극복하고, 우수한 유연성 flexibility을 갖는 세라믹 나노섬유 구조체의 개발이 매우 필요하여 전기방사 용액의 조성을 제어하여 유연성이 우수한 ZrO2 나노 섬유를 개발함

  - 세라믹 나노섬유 분리막 제조기술을 기반으로 세라믹 나노섬유 제조 기술의 안정화를 추구함

  - 전기방사 용액의 준비 단계는 물론이고, 다양한 전기방사 공정 변수를 고려하였으며, 고온 소성 조건을 면밀하게 관찰함

  - 세라믹 나노섬유에 광분해 기능을 추가하기 위하여 TiO2를 주요 소재로 하는 포면개질 기술 개발

  - TiO2 전구체 용액을 바탕으로 솔-젤 공정을 도입하였고 기제조된 세라믹 나노섬유 분리막을 TiO2 -젤 용액에 담지하여 코팅하는 단계를 거침. 이후 건조 및 고온 소성단계를 거쳐 최종적으로 TiO2가 코팅된 세라믹 나노섬유 분리막을 완성함

 O 세라믹 나노섬유 분리막의 광분해 기술개발

  - 상대적으로 비표면적이 높은 세라믹 나노섬유 구조체에 TiO2 광촉매를 표면 개질하여 고정화시킨 다음, 이들의 기본적인 물성과 필터소재로써의 특성을 평가하였으며, TiO2에 의한 광분해 특성을 위해 모델 물질을 3종류 선정 하였으며 이들의 광분해 거동을 분석함

  - 이로써 TiO2 광촉매가 코팅된 세라믹 나노섬유 분리막은 본 과제가 최종 목표로 하는, 수질/대기 환경 오염물질의 분리 separation와 분해 degradation를 동시에 달성할 수 있는 장점이 있음. 위 개발된 세라믹 나노섬유 분리막은 취성이 없고 유연성이 뛰어나 필터소재로 사용하기에 매우 적합할 뿐만 아니라 정밀여과 및 헤파급에 해당하는 평균 기공크기를 보유하여 수질/대기 오염물질 제거에 매우 효과적인 것으로 분석됨

 

활용계획

 O 분리막으로써 수질오염을 걸러내는 분리공정은 기본이고 부가적인 기능성을 동시에 부여함으로 분리공정의 효율성과 생산성을 극대화 하고자 함

 O 물 부족에 대해 이슈가 되고 있는 상황에서 기존 수처리 분리막 소재를 대체할 수 있는 제품이 필요하고 환경의 변화에 따라 환경규제도 변경되고 있어 이를 대처할 수 있는 분리막 기술로 환경분야 뿐만 아니라 반도체/디스플레이 등 응용 분야가 다양하며, 많은 산업 활성화에 기여할 수 있음

 O 분리막 소재의 단일 기능을 융복합 기능으로, 고에너지 소비를 저에너지 소비로 수처리 패러다임의 변화에 대응함으로써 열악한 미래 환경에 대응하는 원천 소재 개발

 

주요성과

 O 보고서 1

 O 특허출원 1

 O SCI 논문 4

 O 국내외 논문발표 9

첨부파일 능동적_자가세정이_가능한_유연_세라믹_나노섬유_분리막_제조_기술_개발.pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2020-09-11

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