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해수의 담수화법 평가A좋아요

제 1 장 서 론1.세계의 물 사정1.1 세계 수자원의 양 및 분포1.2 물 부족 지역의 확산2.세계의 물 분쟁2.1 21세기는 물 분쟁 시대2.2 국가간의 하천 분쟁2.3 물 부족이 가져오는 식량 부족3. 우리 나라의 물 사정3.1 우리 나라의 수자원과 그 특징3.2 우리 나라는 물 부족국가4. 왜 해수의 담수화인가5. 해수 담수화 기술의 분류 ·제 2 장 해수 담수화의 역사1. 2차대전 이전의 해수의 담수화2. 해수 담수화의 본격화3. 대규모 증발법 해수 담수화 설비의 등장4. 막분리법의 실용화5. 현재 해수 담수화 시설의 분포6. 해수의 담수화 공정의 경제성제 3 장 열이용 해수 담수화 공정1. 열이용공정의 원리2. 다단 플래시 증류법 (Multi-Stage Flash Distillation -MSF)2.1 다단 플래시 증류법의 공정2.2 다단 증류법의 특징3. 다중 효용 증발법(Multi-Effect Evaporation--MED)4. 증기 압축 증류(Vapor Compression Distillation)4.1 증기압축 증류의 공정4.2 에너지원에 따른 증기압축 증류의 분류제 4 장 막분리 해수 담수화 공정1. 막분리 해수 담수화 공정의 원리2. 전기 투석법(Electrodialysis)2.1 전기 투석법의 원리2.2 전기 투석법의 공정2.3 역 전기투석 공정2.4 전기 투석법의 특징3. 역 삼투법(Reverse Osmosis)3.1 역 삼투 공정의 원리, 특징 및 역사3.2 역 삼투 해수의 담수화 기술의 공정3.3 역 삼투 공정의 발전제 5 장 부차적 기술1. 부차적 해수의 담수화 기술의 의미2.동결법凍結法(Freezing)2.1 동결법의 원리와 특징2.2 액화 천연가스 냉열의 이용3. 막증류법(Membrane Distillation)4. 태양열 습화법(Solar Humidification)4.1 태양열 습화 방식 해수 담수화의 원리와 특징4.2 태양열이용 담수화 장치의 벽지 적용에서의 문제점5. 다른 태양열과 풍력 이용 해수 담수화 기술제 6 장 Plant)1.2 이중목적 공정의 장점과 단점2. 조합 설비(Hybrid Facilities)제 7 장 우리 나라의 해수 담수화 현황1. 우리 나라의 해수 담수화 설비 현황2. 우리 나라의 담수화 장비 건설 능력 및 실적제 8 장 해수 담수화의 전망제1장 서론인간의 산업 활동은 물론이고 모든 생물의 생존 그 자체에 필수적인 물(H2O)은 지구상에 엄청난 양이 있지만 그 96.5%는 鹽水(염수--Salt Water)의형태로 존재한다. 염수는 항해 운송과 어업 외에는 인간의 경제 활동에 별로이용되지 못하며 산업 용수와 생활용수는 모두 淡水(담수--Sweet Water)라는데 물 문제의 심각성이 있다.특히 범 세계적으로 인구가 늘어나고 농업, 공업 및 가정에서 담수의 수요량이 점차 지수적으로 증가하고 있어 전 세대에는 사막 지역 등 일부 물 부족 지역을 제외하고 부족 없이 공급 가능하던 담수의 공급이 이미 제약을 받기 시작하거나 앞으로 심각한 문제에 봉착할 지역이 많아지리라 예상된다.1. 세계의 물사정1.1 세계 수자원의 양 및 분포지구상의 물은 그 추정량이 모두 13억8천5백만km3으로 막대한 양이 존재하나 그 중 96.5%는 해수로 염기나 다른 minerals를 포함하고 있어 산업과생활 용수로 사용할 수 없고 2.5%의 담수도 그 중 69.6%는 만년설 또는 빙하로 담수이지만 얼음의 형태로서 인간의 생활 영역과 너무 멀리 존재하며30.1%는 지하수로 실제 자유롭게 인류가 사용할 수 있는 강, 호수 등의 지표수는 0.34%에 불과하다. 이 담수의 양은 10만4천 km3으로 지구상 총 수자원의 0.0075%로 전체로 보아 매우 작은 양이나 인간이 이용할 수 있는 귀중한수자원이다. 이 사용 가능한 담수 중 21%가 아시아, 26%가 북아메리카 대륙,28%가 아프리카, 나머지 25%의 물이 이 3개 대륙을 제외한 곳에 분포되어있다.지구 전체의 강수량은 577,800 Km3로 엄청난 양이지만 그 중 458,800 Km3는 바다로 떨어지고 육지에 내리는 강수량은 119,3은 다시 해양으로 유출되고 또 그 중 2,200Km3은 지하수로 유입되며 지하수도 그 63.6%인 1,400Km3이 종국적으로는 바다로 유입되어 염수(Salt Water)가 된다. 이 강수량 중 육지에서 74,200 Km3,바다에서 502,800 Km3의 물이 증발되어 강수의 자원이 됨으로서 자연계에서물이 순환한다.1.2 물 부족 지역의 확산지구상에서 자원의 고갈을 일으키지 않고 인간과 생물이 사용할 수 있는담수의 연간 공급량은 9,000Km3이며 이중 인간이 실제 사용하는 양은4,300Km3이다. 이렇게 볼 때 아직 절대량이 부족한 것은 아니지만 인구 증가에 따른 물 사용량의 급증과 지역적인 편재가 문제이다. 세계 50개국을 대상으로 한 1인당 물 가용량은 1950년대에는 50,068m3, 1990년대는 28,665m3이었지만 2025년에는 24,795m3으로 감소할 것으로 보인다. 경제협력개발기구(OECD)는 “2020년의 세계-글로벌 시대의 개막”이란 보고서에서 현재 28개국의 3억4천만 명이 물 부족으로 인한 어려움에 처해 있지만 2025년에는 52개국의 약 30억 명이 물 부족으로 고통을 받으리라 보고했고 아부 제이드 세계물회의 회장은 아프리카와 중동 등지에서 이미 3억 명이 심각한 물 부족을 겪고 있으며 2050년에는 전 세계인구의 3분의 2가 물 부족 사태에 직면하리라 예측했다. 지구상 이용 가능한 담수도 접근의 어려움으로 물 사정을더욱 어렵게 만드는 경우도 많다. 예를 들면 남미의 아마존강은 세계 담수의15%로 엄청난 양이지만 강 유역의 95%가 접근할 수 없는 울창한 열대 우림지역이어서 이 강물을 이용하는 인구는 2천5백만 명 정도에 불과하다. 극히제한된 이 사용 가능한 지표수를 비롯한 담수도 인간의 산업 활동과 생활에서 발생하는 폐기물에 오염이 점차 심해짐에 따라 실제 가용 수자원은 시간이 갈수록 제한되고 있다.2. 세계의 물 분쟁2.1 21세기는 물 분쟁 시대세계은행 부총재 J. H. Rischard는 그의 저서 “High Noon”에서 인구가 증가하면 세계는 어떻게 될 것인가. 이들 20억은 대부분 빈곤에 처하게 되어 테러문제가 심각해질 뿐 아니라 물이 부족하게 되어 석유보다 물 자원 확보를위하여 다투게 될 것이다.”했고 세계은행은 “20세기의 국가간 분쟁의 원인이 석유에 있었다면 21세기는 물 분쟁 시대가 될 것이다.”고 경고한 바 있다.1995년 8월 세계물정책연구소의 샌드러 포스텔 소장은 “지금과 같은 선진국의 물 과소비와 제3세계의 수자원을 둘러 싼 갈등이 조정되지 않을 경우 군사 분쟁으로 비화될 수 있다.”고 인류에게 물 문제의 심각성을 경고하였다.더욱이 석유는 석탄 등을 대용할 수 있지만 물은 소금과 함께 다른 물질을대용하여 상대적인 충족감을 얻을 수 있는 대체제가 없는 단 두 가지 재화의 하나라는데 그 심각성이 있다.2.2 국가간의 하천 분쟁실제로 이미 세계에는 복수 국가를 관류하는 하천의 이용 문제를 놓고 관련 국가간 분쟁 상태에 들어간 경우도 많다. 세계 214개 하천이 2개국 또는그 이상의 다수국에 의해 공유되고 세계 인구 40%가 인접국의 물에 의존하고 있어 분쟁의 요소가 되고 있다. 따라서 흐르는 물의 인위적 조절은 상?하류 국가간 분규를 유발하고 인접국간의 물을 확보하기 위한 갈등이 점증하고 있다.인접 아랍 국가들의 반대를 무릅쓰고 추진되는 이스라엘의 욜단강 이용계획은 이미 극한에 달한 이 지역의 민족 분쟁을 더욱 첨예하게 하고 있고 인도가 성공적으로 수행한 갠지스강의 관개사업은 하류에 있는 방글라데시에서 이 강을 메마르게 함으로서 세계 최빈국의 하나인 이 나라의 경제 발전을 저해하여 강한 반발을 유발시키고 있다. 터키, 이라크, 시리아의 수자원이용의 이해가 상충하는 Tigris, Euphrates강, 유럽의 헝가리, 슬로바키아 등12개국 영토를 관류하는 Danube강, 그 밖에 Grande강을 두고 미국과 멕시코, 이집트가 협정에 의해 확보한 나일강 수 이용권에 대한 상류의 수단, 우간다 등의 수정 주장은 또 다른 분쟁을 부를 가능성이 크고 메콩강의 발원지인 중국 들을 긴장시키고 있다.우리 나라도 예외는 아니다. 최근 북한의 금강산 댐 완공은 그 댐의 붕괴위험성 외에도 북한강 물을 고갈시키는 문제가 있어 남북한의 새로운 분쟁의 씨앗이 될 가능성이 크다.2.3 물 부족이 가져오는 식량 부족물 부족은 농업에 가장 큰 피해를 준다. 월드워치연구소의 레스터 브라운소장은 환경기자 워크숍에서 “2∼3년 내 물 부족 사태는 식량난으로 이어질것”이라 경고했다. 인간이 사용하는 수자원의 69%가 농업용수로 사용되고있으나 관개 시설의 미비로 강수량의 46%는 그대로 유실되는 실정이다. 관개 시설 설치에 필요한 비용이 점차 상승함으로 관개시설의 부족을 타개하기 어려워 경작 가능 농경지가 감소하고 있으며 아프리카, 아시아 일부에서는 생활 용수 부족으로 물 값 자체가 상승하고 있다.3. 우리 나라의 물 사정3.1 우리 나라의 수자원과 그 특징우리 나라는 평균 강수량이 연간 1,283mm로 전 세계 평균(973mm)의 1.3배로 비교적 풍부한 편이나 세계에서 세 번째로 높은 인구 밀도를 고려하면1인당 강수량은 2,705m3/년으로 세계 평균(22,096m3/년)의 12%에 불과하다.우리 나라 수자원 총량은 1,267억m3정도로 이 중 증발되거나 지하수로 스며드는 양이 45%인 570억m3, 하천으로 유출되는 양이 55%인 697억m3이다. 그러나 우리 나라의 강수량은 여름철 3개월에 집중되어 홍수시 467억m3가 한꺼번에 흘러 바다로 유출되고 평상시 흐르는 양은 230억m3로 수자원의 18%에 불과하다.이 수자원 중 이용되는 수량은 생활용수로 62억m3, 공업 용수로 26억m3,농업용수로 149억m3 그리고 유지용수로 64억m3, 총 301억m3으로 수자원 총량의 24%인데 그 Source는 하천수가 172억m3(14%), 댐 103억m3(8%), 지하수가 26억m3(2%)를 각각 차지한다.3.2 우리 나라는 물 부족국가UN은 현재 우리 나라의 활용 가능한 물 자원량을 630억m3로 보고 있고이를 국민 1인당으로 환산하면 55년 2,941m3이가(

공학/기술| 2007.11.27| 26페이지| 2,000원| 조회(3,064)

해수담수화, 해수의 담수화법, 담수화법

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화학전지 보고서.

공과대학04.05.281. Abstract & Introduction두 화학종이 서로 전자를 잃고, 얻는 자발적인 화학 반응을 통해 우리는 전위차를 얻고, 이는 외부 회로를 통해 전자가 흐르게 되는 화학 전지를 꾸밀 수 있다. 그 중 우리는 다니엘 전지를 꾸밈으로써 화학 전지에 대한 이해를 넓힌다.우선 다니엘 전지는 옆의 그림과 같이 아연과 아연 용액, 구리와 구리 용액의 두 반쪽 전지가 염다리와 외부 회로로 연결되어 있다. 이때는 염다리를 사용하는 방법이고 다음 그림과 같이 다공성 막을 사용해 만들 수도 있다. 여하튼 이 때, 외부 회로에서 측정되는 전위를 이 전지의 기전력(E cell) 이라고 하는데, 이는 산화 전극의 전위와 환원 전극의 전위의 합이 된다.E cell = 환원 전위 + 산화 전위= E cathode - E anode이를 근거로 표준환원전위를 정의하였고 이에 대한 자료들이 제시되어있다. 그런데 이러한 자료 값들은 표준상태에서 측정된 값들인 모든 용질과 기체의 활동도가 1일 때이다. 하지만 이번 실험에서는 각 용액의 농도가 1M, 각 기체의 압력이 1atm, 온도는 25℃정도 일 때이다. 그러므로 Nernst식이 필요하다.△G = △Go + RT ln Qwmax = △G = -nFEcellEcell = Eocell - (RT/nF) X ln Q여기에, 상수 R, 온도 298K(25oC), F를 대입하면 다음과 같다.Ecell = Eocell - (0.0592/n) log Q (values in volts, at 25oC)A실험에서는 0.1M Zn(NO3)2 용액에 Cu(NO3)2 0.1M, 0.01 M, 0.001 M 용액을 사용하여 각각의 전위 값을 구해냈다. 또한 실험B에서는 여러 가지 전해질들에서 LED를 이용해 전기가 통하는지 여부를 알아보는 실험을 했으며 실험C에서는 Ag(NO3) 용액을 첨가해 염을 생성한 후에 전압이 어찌되는지 측정했다.2. Data & Results실험A 다니엘 전지Ecell = Eocell - (0.0592/n기의 역수의 절대값(n=2) ≒ 3.028실험B 전기 전도도건전지증류수설탕설탕물소금소금물오렌지LED의 발광 여부관찰○△(희미함)×△(희미함)×◎(매우밝음)○문헌○××××◎(매우밝음)○실험C 잘 녹지 않는 염의 용해도 측정KCl 첨가 전AgCl 침전 후 1AgCl 침전 후 2AgCl 침전 후 평균전압(V)1.3501.3381.3351.33653. Discussion이번 실험에서는 중?고등학교 시절에 누누이 글과 그림으로만 언급돼왔던 다니엘전지를 직접 제작해서 전지로써의 역할을 하는지 전위차를 측정함으로써 살펴보았다. 상대적으로 더 간단한 볼타전지를 만들어본 경험은 있었으나 염다리를 사용한 다니엘 전지는 처음이었다. 이들 볼타, 다니엘 전지는 우리의 생활에서 빼 놓을 수 없는 전지의 시초가 되는 그 중요성에 어울리지 않게 그 제작 과정이 너무 간단하였다. 하지만 그 의미는 무엇에 견주랴.실험A는 양 극 중에서 Cu(NO3)2의 몰농도에 변화를 주면서 전위 값의 변화를 측정해 냈다. 몰농도가 묽어지면 묽어질수록 전위 값 역시 떨어지는 것을 확인 할 수 있었다. 그러나 이러한 경향성의 확인은 실험으로 명쾌히 확인할 수 있었지만 좀더 명확한 계산에 의해 반응에 관여한 전자수를 찾아낼 때에는 3.028이라는 수가 나와서 이론적인 전자 수 2개에 1개가 차이가 보이는 잘못된 결과가 나왔다. 이러한 결과의 원인에 대해서는 일단 명확한 농도의 용액 제조의 실패로 볼 수 있다. 하지만 나는 이 것보다는 기기자체의 오차에 더 무게를 두고 싶다. 자화자찬인지는 몰라도 1학기 동안의 실험에 의해 우리 조원들은 명확한 수치의 용액 제조에 대한 큰 능력을 키웠고 이 것은 지난 여러 실험의 결과에서 어느 정도 발휘됐다고 생각하기 때문이다.(조교님이 놀라셨을 때도 있었다.) 그리고 우리 조의 전압계는 보통상태에서부터 수치를 제대로 잡아내지 못하고 불안정한 상태를 지속했으면 측정 시에도 계속 불안정한 상태를 보였기 때문이다.실험 B는 결과표를 보면 알 수 있듯이 예상한 결과와 조금 다른 결과불빛을 볼 수 있게 한 원인이기도 하다.원래 설탕은 C, H, O으로 공유결합을 이루어져 수용액상태에서 그 결합 상태에 변화가 없어 전기 전도도의 변화는 차이가 없었다. 전기 음성도로써 이 사실을 증명하자면 설탕의 구성요소의 전기 음성도 값은 C : 2.55, H : 2.20, O : 3.44 으로 서로간의 별 차이를 보이지 않는다. 한편 매우 전기가 잘 통하는 소금물의 경우 원래 결정체 상태에서는 강한 이온결합을 이뤄 전기가 통하지 않지만 수용액 상태로 된 소금의 경우는 이온화되어 전기가 잘 통하게 된다. 실제로 Na와 Cl은 전기 음성도의 차이가 2.23으로(Na : 0.93, Cl : 3.16) 매우 큼을 알 수 있다.마지막 실험인 C는 우리의 옆 조가 측정한 데이터를 받았는데 이를 근거로 AgCl의 Ksp의 값을 구해내려고 하였으나 뭔가 데이터가 부족함을 알았다. 뒤늦게 안 사실이지만 조교님이 실험C는 그냥 잘 녹지 않는 염이 생겼을 때 그 전압이 어찌 변하는지만 관찰하는 것으로 끝내라고 하셨다고 들었다. 이로써 그것만을 비교하자면 염이 생성된 후 전압이 떨어짐을 측정된 수치로써 간단히 확인할 수 있음을 볼 수 있다.이번 실험으로 화학전지에 대해, 특히 다니엘 전지에 대해 경험으로써 이해를 넓힐 수 있었고 우리가 평소 많이 쓰게 되는 전지에 소중함을 새삼 느낄 수 있게 한 좋은 기회였다고 생각한다.4. Reference화학실험 홈페이지 : http://147.46.41.146/~chemlab/exp/exp6.htm공과대학04.05.241. 목적과 원리?화학전지의 원리 : 두 화학종이 서로 전자를 잃고, 얻는 자발적인 화학 반응을 통해 우리는 전위차를 얻고, 이는 외부 회로를 통해 전자가 흐르게 되는 화학 전지를 꾸밀 수 있다.우선 다니엘 전지는 앞에서 본 바와 같이 아연과 아연 용액, 구리와 구리 용액의 두 반쪽 전지가 염다리와 외부 회로로 연결되어 있다. 이 때, 외부 회로에서 측정되는 전위를 이 전지의 기전력(E cell) 이라고 하는데, 이는 산화기준에 따라 달라짐을 나타낸다. 규약에 따라 표준 수소 전극을 기준 전극으로 하고, 이 전극의 전위를 0으로 정하였다.여러 책에서 찾아 볼 수 있는 반쪽 반응의 전위들은 표준 수소 전극을 기준으로 한 표준 환원 전위이다. 그리고 한 반쪽 전지의 산화 반반응과 환원 반반응은 서로 역반응의 관계에 있으므로, 위에서 나타난 산화 전위의 값은 문헌에 표시된 값에 (-)가 붙게 된다.표준 환원 전위가 클수록 자신이 환원되려는 경향이 강함을 나타내고, 그 값이 작을수록 반대로 산화되려는 경향이 강하다. (따라서, 전자는 자신은 환원되고, 상대방을 산화시키는 산화제로 작용할 것이다.) 그런데, 책에서 나오는 표준 환원 전위의 값은 말 그대로, 표준 상태에서 측정된 값들이다. 여기서, 말하는 표준상태란, 모든 용질과 기체의 활동도(Activity)가 1일 때이지만, 여기서는 각 용액의 농도가 1M, 각 기체의 압력이 1atm, 온도는 보통 25℃일 때를 말한다. 앞에서 나온, 전지의 기전력에 관한 식과 표준 환원전위의 값으로부터, 많은 전지의 기전력을 계산할 수 있지만(Eocell=Eocathode-Eoanode), 이들이 표준 상태가 아닐 때에는 Nernst식이 필요하다. 이번 실험에서는 농도에 따라 전지의 기전력이 어떻게 변하는 관찰할 것이기 때문에, 이를 중심으로 Nernst식을 살펴 보도록 한다.자유에너지 변화에 관게 되는 식은 다음과 같이 주어진다.△G = △Go + RT ln Q여기서, o는 표준 상태를 말하고, Q는 반응비(reaction quotient)를 나타낸다. 반응비는 반응 혼합물의 농도나 기체압력이 주어진 어떤 순간에서의 값들로 정의된다. 그리고, 그 형태는 평형 상수꼴과 같다.그리고, △G(= △H-T△S)는 자발 반응에 대하여 유용한 최대일을 나타내고,(반응이 유용한 최대일을 얻을 때, 엔트로피는 생성되지 않는다.)wmax = △G볼타 전지에서의 일은 전기적인 일이며, 전기적인 일은 [electrical work = charge X potentia관계식인 전체 반응에 대한 네른스트 식이 나오게 된다.Ecell = Eocell - (RT/nF) X ln Q여기에, 상수 R, 온도 298K(25oC), F를 대입하면,Ecell = Eocell - (0.0592/n) log Q (values in volts, at 25oC)?전기화학 기법은 잘 녹지 않는 염의 용해도를 측정하는데 종종 사용된다. Ag+ 이온과 Cl- 이온이 만나면 AgCl(s)이 형성되는데, 실험 A와 같은 형태의 다니엘 전지를 만들어서 이 염의 용해도를 측정할 수 있다.용해도를 나타내는 척도의 하나로 Solubility product가 있다. Solubility product란 고체 염이 해리하여 해당되는 이온으로 나눠지는 반응의 평형 상수로 정의된다.다음과 같은 다니엘 전지를 만든 다음,Zn(s)|Zn2+(aq)||Ag+(aq)|Ag(s)오른쪽 반쪽 전지에 Cl-이온을 첨가하면 AgCl(s)이 형성된다. 따라서의 농도가 작아져, 전압이 떨어지게 되고, 이때의 전지 전압의 변화를 측정하여의 농도를 결정 할 수 있다. 또의 농도는 넣어준의 양을 알면 구할 수 있으므로 우리는 Ksp 값을 결정 할 수가 있다.좀 더 자세하게 살펴보자. 위의 다니엘 전지의 각 반쪽 전지의 반응과 대응되는 Nernst 식은 다음과 같다.Cathode :Anode :0.020M의 Zn(NO3)2 와 0.010M Ag(NO3) 로 전지를 만들 때의 전지 전압을 계산할 수 있을 것이다. 각 반쪽 전지의 Nernst Eq.로부터 다음과 같은 식을 유도하여 계산할 수도 있다.(이식을 실험 A에서와 같이 전체 반응식을 쓴 다음, 네른스트식을 이용해서 구해 보자.)이 식으로부터 위의 조건에서 전지의 기전력을 계산해 보자.이제 오른쪽 반쪽 전지에 KCl(s)를 첨가하면 Ag+는 Cl-와 반응하여 침전을 형성하게 된다. 50ml의 Ag(NO3)용액에 KCl(s)를 첨가하여 최종 [K+]이 0.030M이 되도록 만들려고 한다. 그렇다면 이 때 KCl(s)를 몇 g이나 넣어야 할지 보자.

공학/기술| 2007.10.06| 9페이지| 1,000원| 조회(1,942)

화학전지, 화학전지사전보고서, 화학전지결과보고서, 화학전지실험보고서

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하이브리드 나노복합재료 기술개발.

하이브리드 나노복합재료 기술 개발 동향제1장 서 론제 2 장 기술개요2.1 하이브리드 나노복합재료의 특성2.2 나노복합재로의 나노 기재(tools)2.3 하이브리드 나노구조재료(hybrid nanostructured material)와나노복합재료(nanocomposite)2.3.1 하이브리드 나노구조재료2.3.2 나노복합재료2.4 유기-무기 점토계 나노복합재료2.4.1 층간삽입법2.4.2 In-situ법제3장 기술개발 동향3.1 나노입자, 나노파이버 강화복합재료3.1.1 나노입자 강화복합재료3.1.2 나노섬유강화복합재료3.2 나노플레이트 강화 복합재료3.2.1 제조기술개발동향3.2.2 국내외개발동향(1) 해외의 연구개발 동향(2) 국내의 연구개발 동향3.2.3 응용분야(1) 자동차 분야(2) 식품포장재 분야3.2.4 기술비교분석과 개발현황3.3 향후 나노복합재료의 전망(1) 분산성(2) 배향성(3) 제조량과 수율(4) 가격효용제 4 장 향후전망초 록최근 10여년간 분자들의 자기조립 현상에 대한 기초연구 및 이를 이용한 나노복합재료의 개발이 활발히 진행되고 있다. 유기-무기질이 분자수준에서 상호작용을 함으로서 잘 배열된 분자 자기조립을 형성함으로써 다양한 기능적 측면을 가진 나노복합소재의 연구는 현재 가장 빠른 성장을 하고 있는 연구분야이다.나노기술을 이용한 신소재개발은 어느 특정분야를 가리지 않고 매우 폭넓게 응용되고 있는데 과거의 균일한 혼련방법에 의한 고분자콤포지트제조기술을 한 단계 올린 나노복합체 제조기술은 첨단소재가 요청되는 분야에서 기술적으로나 경제적으로 유리할 것으로 기대된다.특히, 실리카-고분자 하이브리드 나노입자 제조에 관한 연구와 고분자-나노점토에 관한 연구가 크게 각광 받고 있는데 이는 졸-겔 합성 실리카와 나노점토 무기소재가 넓은 비표면적과 낮은 열전도성, 저 유전성과 같은 특성 때문에 다양한 응용분야가 기대되기 때문이다.유기polymer와 silica gel간의 수소결합이나 전자의 상호작용을 이용하거나 상용화제나 In-Situ방법을 이용한시도되고 있는 점토-고분자 나노복합재료를 중심으로 연구현황과 응용분야를 살펴보고자한다.제 2 장 기술개요2.1 하이브리드 나노복합재료의 특성나노복합재료는 재료의 치수중 적어도 하나가 나노미터 범위, 일반적으로 1-100nm 범위에서 원자 또는 분자수준에서 분자들끼리의 상호작용을 제어 혹은 자기조립화함으로 특정 목적에 적합한 물성을 가지는 물질이다. 나노복합재료는 높은 비표면적과 흡착특성에 관련된 촉매특성, 고강도, 인성 등 기계적 물성의 향상, 나노미터 수준에서 발현되는 광학적 특성 및 전자적 특성의 변화 등 물성변화는 전통적인 마이크로 크기의 복합재료에 적용되던 복합법칙을 따르지 않으며, 그 물성이 획기적으로 강화된다.예를 들면, 나노결정상의 구리는 마이크로 결정에 비해 경도가 5배 이상 증가하게 되며, 취성이 강한 세라믹도 나노크기의 그레인을 가질 경우 좀 더 쉽게 변형이 가능하게 된다. 또한 고분자가 다른 물질에 분산될 경우에도 물성이 현저하게 향상된다. 자연계에서 발견되는 갑각류의 껍질과 전복껍질의 진주층 등은 대표적인 나노복합재료로서, 고분자가 무기질 사이에 미세한 층상구조(laminated)로 존재하며, 후자의 경우에는 고분자가 1% 이하로 존재하면서도 강도가 2배이상, 강성(toughness)이 1000배이상 증가하게 된다. 조개껍질이나 산호 그리고 생물체의 뼈의 생성은 폴리사카라이드 등의 유기물 표면에서 강한 상호작용력을 갖는 무기물이 결정화되면서 2차원적으로 정교한 배열구조를 가지며, 유기물층과 무기물층이 계속 반복되는 3차원 구조를 형성하며 이루어지는 것으로 알려져 있다.2.2 나노복합재로의 나노 기재(tools)Bottom-up방식으로 나노복합소재(devices)를 제조하기 위해서는 출발물질인 나노기재(nanotool)가 필요하다. 나노기재는 주로 나노미터 크기의 분자체(molecular sieve), 나노미터 파우더, 클러스터(cluster), 응집체(aggregate) 등이 있다. 나노기재는 나노복합소재를 제조하기 위한 기본단위 물질로서수식법(예 : 폴리이미드, 클레이와 폴리머를 공통의 용매로 분산)- 폴리머 수식법(예 : 무수마레인산 변성 PP+PP)기존의 용융혼연법으로 층박리형 나노복합재료를 만드는 것은 어려워서 모노머 삽입 후 중합법을 이용하고 있었지만 최근에는 용융폴리머에 무기층상화합물을 나노 규모에서 균일하게 분산시키는 폴리머 삽입법이 빠르게 발전하고 있어 이 방법을 통한 완전 층박리형의 나노콤포지트가 실용화 단계에 와있다.최근에 나노클레이, 천연몬모리로나이트에 포함되어 있는 비정질 실리카가 물성저하의 원인으로 밝혀졌다. 즉, 천연 몬모리로나이트 중의 비정질 실리카 불순물을 제거해주면 충격강도, 연신성, 광학특성, 가스차단성 드으이 물성이 향상된다고 한다. 따라서 나노복합재료를 개발하는 데는 적절한 나노클레이를 선택하는 것이 매우 중요하다.2.4.2 In-situ법- In-situ필러 형성법(졸-겔법)- In-situ중합법졸-겔법에 의한 가스차단성 나노복합재료에 대해 검토되고 있으며 실용화 수준에 도달했다는 성과가 나타나기 시작하였다.제3장 기술개발 동향복합재료의 특성은 과거 마이크로미터(fiber diameter)나 서브마이크로미터(fiber/matrix interphase)에서 나노미터(nanotube diameter)수준으로 확대되자 복합재료의 공정, 특성, 분석/모델링 등 분야에서 다양하고 거대한 기회가 나타나기 시작했다. 나노스케일의 구조가 어떻게 벌크특성에 영향을 미치는지 알아야만 새로운 나노구조의 다기능성 복합재료를 설계할 수 있는 기술을 얻을 수 있다.복합재료의 구조적인 측면에서 연구를 살펴보면, 나노복합재료는 형태학적으로 입자상, 섬유상, 층상으로 구분지을 수 있다. 나노복합재료의 구조특징관계를 이해하는데 기본적으로 중요한 형태학적 특성은 복합재료의 표면적과 부피비이다(그림 4). 다양한 형태의 복합재료 강화재의 표면적/부피관계3.1 나노입자, 나노파이버 강화복합재료3.1.1 나노입자 강화복합재료마이크로 크기의 입자강화복합재는 오늘날 소재산업에서 폭넓게 이용되는 물질수지가 인접 층사이로 삽입되면 틈은 팽창하고 층간삽입형태가 된다. 층들이 완전이 분리되면 점토의 층은 박리된다. 그림 9는 poly(L-lactic acid)(PLLA) 매트릭스내 몬모리로나이트 점토층에 삽입되어 층박리가 일부 발생한 경우의 TEM사진이다. 층간삽입으로 일부 층 박리된 몬모릴로나이트의 TEM 이미지나노복합재에 사용되는 점토로는 몬모릴로나이트, 사포나이트, 합성운모등이 있다. 폴리머/점토 나노복합재료는 유연성, 강도, 강성과 열안정성이 강화되고 가스투과도와 열팽창계수가 감소되는 특성이 있다. 표1은 상업적으로 이용되고 있는 표면개질된 점토층간재의 특성들을 나타낸 것이다.물리적 특성Closite 30BNanomer 1.28E색상Off whitewhite밀도(g/㎤)1.981.90면간간격(D-spacing), Å18.5>20장단비(aspect ratio)200-1000200-500비표면적(㎡/g)750750평균입자크기(㎛)68-10 점토 층간재의 특성 나일론6/점토 하이브리드 복합소재 특성은 나일론6/점토 하이브리드 복합소재의 고유한 성능을 나타낸 것이다. 도요타(Toyota Research Lab)연구소에서는 소량의 몬모릴로나이트의 첨가는 폴리머의 인장강도, 인장계수, 열분해온도(HDT)를 높여주고 흐름방향에서의 CTE와 수분 흡수율을 낮춰줌을 보였다. 은 박리흑연과 박리점토의 물성특성을 요약하였다.Graphene sheetClay platelet물리적 구조～1nm×100nm～1nm×100nm인장계수(GPa)1,000170인장강도(GPa)10-201저항(Ωcm)～50×10-61010-1016열전도도(W/mK)30000.67CTE～1×10-68-16×10-6밀도(g/㎤)2.02.5-3.0면간간격(D-spacing, nm)0.341.85 박리흑연과 박리점토층의 물성Luo와 Daniel은 에폭시 매트릭스, 박리점토나노층, 층간삽입된 점토 클러스터(평행하게 배열된 첨토층집합)의 3상 모델을 사용하여 점토 나노복합재의 탄성계수(Young's modulus)다.일본 토요다자동차는 메틸비닐옥사졸린(methylviny-loxazoline) 5%를 스티렌과 혼합하여 중합시킨 공중합체가 특히 강도가 우수한 나노복합체를 형성한다고 보고하였다. 이는 메틸비닐옥사졸린 단량체의 극성기가 고분자 사슬과 표면처리된 점토간의 결합력을 강화시키기 때문이다. 1980년대 나노복합체 개발의 선구자였던 토요다 자동차는 당시 자동차용 소재로서 PS 나노복합체 개발을 진행한 바 있다.또한, 유럽에서는 유럽 공동체에서 공동으로 수행되고 있는 나노소재 연구가 유럽 과학재단과 나노재료 유럽컨소시엄에 의해 수행되고 있다. 는 상품화된 폴리머/점토 나노복합재료이다.연도제조회사상품명구조제법비고2000년EastmanChemicals(미)ImpemPA?MXD6/clay(수%)층간삽입법(용융혼련)Nanocor사와 공동개발PET 삽층병아라카와화학공업(일)콤포세란에폭시,PU등/실리카졸겝법접착제, 도료,전자재로미쯔비시화학(일)HypersiteW1000PC/탄소나노튜브나노입자지름분석법대전방지용Hyperion Catalysis Inter.(미)엔지니어링플라스틱/탄소나노튜브일본페인트(일)나노입자귀금속(Au, Ag, Pt)나노입자직접분산법색재, 전자재료용도2001년Foster Corp.(미)SEPPA12/clay층간삽입법사출, 압출, 필림용도Honeywell Inter(미)PA6/clay틍간삽임법(중합법)General Motors(미)TPO/clay층간삽입법Basell, Southetn Clay와 공동개발, 자동차 외장품Hybrid Plastics(미)바구니형 실리카 나노입자(POSS)Trichlorosilane 가수분해 상품화된 폴리머계 나노복합재료(2) 국내의 연구개발 동향국내에서의 나노복합체에 관한 연구개발은 최근에야 시작되었다. 고분자 나노복합체를 개발하기 위해서는 첨가제인 층상 실리케이트의 개발이 중요한데 아직까지 국내에서는 나노복합재료용으로 사용되는 층상 실리케이트가 없어서 대부분 일본이나 미국에서 층상물질을 들여오고 있는 실정이다. 현재 국내의 고분자 나노복 진행됨

공학/기술| 2007.10.06| 33페이지| 2,000원| 조회(1,813)

하이브리드, 무기화학, 나노복합재료, 하이브리드 복합재료, 하이브리드 나노복합?

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유화중합 결과보고서

결과보고서4.실험과정1)계면 활성제가 함유된 CaCO제조①반응기에 D.W를 352g과 SDBS 8g을 주입한다.= 2:40 - 증류수와 SDBS주입②water bath 온도를 40℃정도로 조절하고 30분간 교반하면서 균일하게 녹인다.(40rpm 정도)= 2:40 - 장치설치=> 3:00 - 30분간교반시작③NaHCO40g을 첨가한 다음 60분간 균일하게 교반시킨다.(40rpm 정도)시간교반기 내부 온도 (℃)항온조 온도 (℃)3:3*************403*************5541414:0**************************54225**************************435044435544435:00*************44415*************444304444(측정은 2분씩 하였지만 온도가 똑같이 유지하여 5분씩측정표로 나타내었습니다.)④500㎖비이커에 Ca(NO)?4HO을 증류슈에 녹여 20wt%용액 400g을 준비한다.⑤ ④용액을 NaHCO와 SDBS가 용해되어 있는 반응기에 2시간에 걸쳐 주입한다. (40rpm 정도)시간교반기 내부온도항온조 온도5:354*************435044445545456:00*************54515*************3433043437:30 까지 숙성반응시간교반기 내부온도항온조 내부온도6:354*************3*************7:00*************7*************2253632303431(실측정은 2분씩 하였지만 온도가 똑같이 유지하여 5분씩 측정표로 나타내었습니다.)⑥주입이 끝난 후 1시간 숙성 반응을 시킨 후 반응물의 상등액은 버리고 침전물만 60℃ 증류수로 4회에 걸쳐 세척과 여과를 반복하고 110℃에서 건조시켜 CaCO를 제조한다.=> CaCO오븐기에 하루 방치후에 잰 실측 무게는 31.3292g 이었습니다.2)무기/유기 core-shell①반응기에 D.W 982g과 제조한 CaCO10g을 넣는다.②water bath 온도를85℃정도로조절한다.③St 12g과 BA 12g을 섞어 혼합액을 준비한다.④85℃에서 8g의 St/BA 혼합액과 0.08g의 APS를 주입하여 50분간 중합반응을 진행시키고 10분간 숙성시켜 1차 shell 중합한다.반응 시간교반기 내부 온도3:**************************873*************87⑤1차 shell중합이 끝난 뒤 반응물 1g을 채취하여 알루미늄 접시에 담아 130℃전기오븐에서 30분간 건조시켜 전환율을 구한다.=> 은박접시 - 3.3627g반응물 + 은박접시 - 4.3627g오븐기 건조시킨후 반응물 + 은박접시 - 3.3993g반응물은 - 0.0366g{14.013-0.0366} over {996.013-1} TIMES 100=1.4045％⑥1차 core-shell 입자에 8g의 St/BA 혼합액과 0.08g APS로 1차 shell 중합과 같은 방법으로 2차 shell 중합하여 전환율을 구한다.{22.06-0.0307} over {(995.013+13.08)-1} TIMES 100=2.18％⑦2차 core-shell 입자에 8g의 St/BA 혼합액과 0.08g APS로 1차 shell 중합과 같은 방법으로 3차 shell 중합하여 전환율을 구한다.{22.03-0.018} over {1007.093+12.08} TIMES 100=2.16％5. 결과접시무게건조후 반응물무게전환율(%)1차shell중합3.36270.03661.4052차shell중합3.36270.03072.183차shell중합3.36270.0182.166. OPINION3학년 첫실험 유화중합을 2주에 걸쳐서 했습니다. 첫실험인데다가 조장으로써 어깨가 무거워진 상태로 했는데 실험시간이 워낙 길고 오랜만의 실험이라 적응이 덜된지라 어려움이 있었습니다.완벽하게 이번 실험을 숙지하지 못한게 잘못입니다.하지만, 차차 실험에 집중하면서 조원들과 천천히 해나가기시작했다. 실험기구 설치는 제일 빨랐었지만, 막상 실험에 들어가니 생각보다 꽤 모르는 부분도 많아서 조교님께 많은 조언을 구해서 진행해 나갔습니다.이번실험은 교반기 설치와 시료의 정확한 양을 뜨는것이 가장 중요한 것 같았습니다. 그리고 실험초기에 교반기 설치가 미숙하여서 실험중간에 약간 수정을 했던 것이 오차의 원인이라 생각합니다. 그리고 실험시간이 매우 길었던 실험이라서 시간과의 싸움이라고 해도 과언이 아닐만큼 지금까지 했던실험과는 다르게 시간이 많이 걸렸습니다. 그 시간 동안에도 온도측정과 교반기 상황 파악을 하면서 고도의 집중력을 요구하였습니다.2분마다 한번 씩 온도를 측정하였을 땐 거의 같은 온도가 유지되었고 실험시간이 길어지다 보니 조원전체가 집중력이 떨어지는 것같았습니다. 하지만 조원 각자 맡은 부분에 충실히 하다 보니 어느새 결과물이 기대만큼 나와서 성공적인 실험이 되었습니다.이번 실험을 계기로 다음실험에서는 숙달된 실험기구 조작과 정교한 실험진행으로 최대한 오차를 최소화하여 더욱 성공적인 실험이 되도록 조원들과 노력하여야 하겟습니다.이번 저희조의 실험은 유화중합에서도 유기-무기 중합에 대한 실험을 하였습니다. 3학년 올라와서 처음한 실험이고 또한 실험 시간이 너무 길어서 조금 힘들었습니다.이번 실험은 두 번에 걸쳐서 실험을 하였습니다.시간이 오래 걸리는 실험이라 그런지 오차가 많이 나왔던 것 같습니다. 먼저 항온조의 온도 조절이 제대로 되지 않았던 것 같습니다.항온조에서 일정한 온도를 유지했어야 하는데 온도유지가 잘되지 않았습니다.다음으로는 반응기 안에 분말시료를 넣을 때 반응기 주위에 분말시료가 묻는가 하면 옆으로 쏟기도 하여 반응이 되었어야할 시료의 양이 정확하게 되지 않았습니다.또한 반응기의 RPM 속도가 기기에 명확하게 명시되어 있지 않아서 대충 눈대중으로 RPM을 맞추다보니 반응기가 제 속도로 돌아가는지 알 수가 없었습니다.그리고 ST혼합물과 MMB용액을 뷰렛에 넣고 반응기 안에 조금씩 떨어뜨려 반응을 시켜야하는데 시간 계산이 잘 되지 않아 한번 넣었다가 멈추었다가를 반복하면서 실험을 하였습니다.다음에 다시 실험을 하게 된다면 실험에 대한 정확한 지식과 실험기구의 바른 사용방법을 다시 숙지하여 실험에 임하겠습니다. 또한 위에 있는 오차들을 잘 생각하여 같은 실수를 하지 않도록 하여 실험을 하겠습니다.이번 실험으로 코어-셀을 입히는 과정을 알았고 차후에 그것을 이용하여 접착제등과 같은 공업용품으로 사용된다는 것을 알 수 있었습니다.

공학/기술| 2007.10.06| 15페이지| 1,000원| 조회(378)

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수소에너지의 필요성,정의, 기술, 개발동향들을 조사 평가A좋아요

제 1 장 서 론1. 연구의 배경 및 필요성2. 연구의 목적3. 연구의 방법제 2 장 기술동향 분석1. 기술의 개요가. 수소나. 수소에너지(1) 개발배경(2) 에너지원으로서의 특성2. 기술의 분류 및 연구개발 동향가. 제조 기술(1) 기존 화석연료의 개질에 의한 수소제조(2) 대체에너지에 의한 물의 전기분해 수소제조(3) 광촉매를 이용한 물분해 수소제조(4) 생물학적 기술을 이용한 물분해 수소제조(5) 저온 열화학 사시클에 의한 수소제조(6) 기술수준나. 저장 기술(1) 고압기체 수소저장(2) 액체 수소저장(3) 수소저장합금을 이용한 수소저장(4) 탄소나노재료를 이용한 수소저장(5) 저장기술별 비교다. 이용 기술3. 국가별 기술개발 동향가. 해외(1) 미국(2) 일본(3) 기타나. 국내다. 향후전망제 3 장 시장동향 및 전망1. 산업의 개요 및 특성가. 산업의 개요나. 산업의 특성2. 산업환경 분석가. 외부환경 분석(1) 정부의 정책적 지원(2) 규모의 경제와 기술에 의한 진입장벽(3) 장기적으로는 거대한 시장규모나. 시장 기회요인 및 위협요인 분석(1) 기회요인(2) 위협요인3. 국내외 시장동향 분석가. 세계 시장동향(1) 세계 수소 시장규모(2) 가격동향나. 국내 시장동향다. 수요 예측(1) 세계 수소에너지 수요전망(2) 국내 수소에너지 수요전망라. 사업 전략제 4 장 결 론제1장서 론1. 연구의 개요 및 필요성1970년 대 두 차례의 오일쇼크를 겪고 화석연료가 언젠가는 고갈된다는 사실이 알려지면서, 세계는 대체에너지의 필요성을 절감하고 이에 대한 연구개발을 진행해 왔다. 그러나, 원자력.수력을 주에너지원으로 이용하는 일부 국가를 제외하고는 아직까지 에너지 공급의대부분을 화석연료에 의존하고 있는 실정이다.그러나, 1990년 이후 화석연료에 의한 환경오염이 큰 사회적 문제로 인식되면서 전세계적으로 대체에너지의 필요성이 다시 대두되었고, 이제 대체에너지의 개발은 인류에게 선택이 아닌 생존을 위한과제로 남게 되었다.이러한 대체에너지 가운데 하나인 수소에너지는 물나 천연가스 등의 화석연료의 개질 또는 열분해가 있다. 그러나, 미래 청정에너지 시스템 구축을 위한 수소에너지 생산을 위해서는 화석연료에의 의존에서 벗어나 대체에너지를 이용해 물에서 수소를 제조하여야 하므로, 대체에너지를 이용한 다양한 수소제조 기술이 개발되고 있다.이들 수소제조 기술에 대해 Matthias Altman의 경우 Hydrogen Fuel에서 에서 보는 바와 같이 수소제조 기술을 크게 전기에 의한 물분해와 바이오매스(여기서는 화석연료가 바이오매스에 포함됨)에 의한 수소제조 기술로 나누기도 하였다.여기서는 수조제조 기술에 대해 사회적 성격에 따라 기존 화석연료에 의존하는 기술과 미래 청정 기술로 크게 구분하고, 미래 청정 기술의 경우 해당 세부 제조기술로서 대체에너지에 의한 물의 전기분해수소제조, 광촉매를 이용한 물분해 수소제조, 생물학적 물분해 수소제조, 저온 열화학 싸이클에 의한 수소제조 등으로 나누기로 한다. 수소제조 기술의 분류특히, 현재 이용되고 있는 천연가스 열분해, 수증기 개질, 촉매이용에 의한 수소제조 등의 기존 기술보다는 향후 청정에너지 생산기술로서 기대되는 광촉매에 의한 물분해 수소제조 기술, 생물학적 수소제조기술, 저온 열화학 싸이클을 이용한 수소제조 기술, 그리고 기타 대체에너지를 이용한 물의 전기분해 수소제조 기술에 대해 중점적으로 살펴보았다.(1) 기존 화석연료의 개질에 의한 수소제조◆ 개요화석연료 가운데 천연가스는 물보다 수소함유량이 높고 대량 생산에 유리해 수증기 개질, 직접분해 등의 다양한 방법을 이용해 수소를제조할 수 있다. 이 중 천연가스의 직접분해는 지구온난화 문제가 없고 대량생산이 가능하며, 부산물인 고순도의 Carbon을 활용할 수 있어 많은 주목을 받고 있다. 특히, 수거된 이산화탄소와 반응시켜Methanol을 생산하는 Carnol Process와 연계가 가능해 이산화탄소의 생성을 최소화할 수 있는 공정의 적용이 가능하다.천연가스 직접 분해기술은 열분해법과 플라즈마 이용법으로 크게나눌 수 있는데, 먼저 천연가분해이다. 이후 1972년 산화티탄 전극에 의해 물이 수소와 산소로 분해된다는 사실을 일본의 Fujishima와 Honda가 일본화학회에 보고하고 1972년 세계적 과학잡지"Nature"에 기사화되면서, 광촉매는 오일쇼크로 인해 태양에너지를화학에너지나 전기에너지로 변환할 수 있는 인공시스템에 대한 개발이 한창 일어나던 시대적 상황과 맞물려 주목받기 시작하였다.광촉매 반응의 메카니즘은 촉매의 물성, 반응물 및 생성물의 흡.탈착량 등이 중요한 인자로 작용한다. 또한, 광촉매에 의한 물분해과정은 비자발적인 반응으로서 약 1.23eV의 에너지가 필요하므로, 광촉매의 띠간격은1.23eV보다 커야 하나, 실제 광촉매가 물분해 반응을 수행하기 위해서는 적어도 2.43eV 이상의 띠간격을 가져야 한다.이는 1.23eV 이외에도 광촉매 시스템에 포함되어 있는 각각의 반응들에 의한 과전압을 고려해야 하기 때문이다( 참조). 물의 광분해 중의 과전압◆ 연구개발 동향앞서 기술한 광촉매의 조건에 적합한 것으로 판단되어 현재 개발되어 있거나 실제 응용 및 상업화에 이용되고 있는 대부분의 반도체광촉매는 금속산화물 계통으로서 TiO2 (3.2eV), WO3 (2.8eV), SrTiO3(3.2eV), α-Fe2O3 (2.2eV), SnO2 (3.5eV), ZnO (3.2eV) 등이 있다.다양한 광촉매 반도체들의 전도띠와 원자가 띠의 상대적 위치를 에 나타내었다. 물의 산화환원 전위와 광촉매 띠에너지와의 비교물의 광분해에 이용하기 위해 사용되고 있는 광촉매의 형태는 금속이 담지된 반도체 형태로서는 많이 알려져 있는 Pt/TiO2, Domen등이 NiO를 함침시켜 제조한 NiO-SrTiO3, SrTiO3에 백금을 담지시켜 촉매로 사용하고 이 촉매를 1N의 KOH 수용액에 분산시켜 제조한 SrTiO3/Pt/KOH 등이 있다. 이 외에도 층간을 이용하여 물을 산소와수소로 분해하며 메탄올과 같은 정공 소비제를 첨가할 경우 수소 발생속도가 매우 높아지는 층상구조 화합물인 K4Nb6O17도 주목을 받고와 더불어 보급을 위한인프라 구축이 필요하다. 수소의 경우 액체연료에 비해 에너지 밀도가낮으므로, 원하는 수준의 수송을 위한 적절한 저장방법의 개발이 필요하다. 현재 연구되고 있는 수소저장 기술은 고압기체 수소저장, 액체수소 저장, 수소저장합금을 이용한 수소저장, 탄소나노재료를 이용한수소저장 등으로 나눌 수 있으며, 주로 자동차 회사를 중심으로 연구개발이 진행되고 있다.(1) 고압기체 수소저장일정한 용기에 압력이 증가하면 에너지 밀도가 증가하는 원리를활용하여 저장하는 기술로서 기체상태의 수소를 충전기로 압축, 고압연료용기에 200~300기압 정도의 상태로 저장하는 기술을 말한다. 이기술은 고압용기에 대한 안전기준이 확립되어 있고 취급도 용이하나,에너지 밀도가 기존 액체 연료에 비해 낮아 공간과 무게에 제한이있는 승용차의 경우 문제가 발생한다. 이에 따라 용기 소재의 고강도화.경량화.복합화를 통해 연료의 고효율화, 연료용기의 고압화등이 추진되고 있다.(2) 액체 수소저장수소를 극저온으로 냉각하여 액체로 만들어 단열용기에 저장하는방법으로, 먼저 수소를 액체상태로 변환시키기 위한 냉각기술, 저온상태에서 발열을 제어하기 위한 ortho 수소 - para 수소 변환 기술, 액화시 서리를 형성하는 불순물을 제거할 수 있는 수소정제 기술 등이필요하다. 뿐만 아니라, 극저온 상태를 유지하기 위해 진공단열, 다층단열재, 증기냉각 복사쉴드와 같은 단열기술에 대한 연구가 이루어지고 있다.(3) 수소저장합금을 이용한 수소저장수소저장 합금이란 수소와 화학적으로 반응하여 금속의 표면에 수소를 흡착시킬 수 있는 합금으로서, 온도를 낮추거나 압력을 높여주면수소를 흡수하고 온도를 올리거나 압력을 낮추면 다시 수소를 방출하는 특성을 지니고 있다. 또한, 단위 체적당 약 1,000배의 높은 밀도로수소를 저장할 수 있으며, 지금까지 개발된 대표적인 수소저장 합금에는 티탄계, 망간계, 마그네슘계 그리고 희토류계 등이 있다.1960년 대 중반 neutron moderator로 응용된 이래 수소저장 999%이상의 초고순도 수소의 경우는 물을 전기분해하여 공급하고 있다. 향후 도래할 것으로 예상되는 수소경제에서는 현재까지 가장 가격경쟁력이 높은 천연가스 스팀개질 방법이 유력시된다. 그러나 이 방법은 화석연료에너지를 원료및 에너지로 사용해야 한다는 단점 때문에, 지구환경보호라는 차원에서 재생에너지(renewable)의 기술발전추세에 따라 상황이 달라질 수있을 것으로 보인다.수요측면에서 보면, 현재의 수소산업은 수소를 에너지원으로서 생산하거나 연료로 사용하는데 의미가 있는 것이 아니다. 미국의 경우연간 생산되는 900만톤의 수소는 주로 화학공정이나 석유정제, 금속환원공정 그리고 전자산업에서 주로 쓰이고 있다. 예를 들어 중유를분해하여 가솔린이나 디젤연료를 제조하는 공정에서 수소가 많이 쓰이고 있으며 비료생산을 위한 암모니아공장에서도 수소를 많이 쓰고있다. 우리나라의 경우에는 현재 수소가 광섬유 제조공정에서의 연료, 유지의 불포화지방산제거공정, 금속열처리에서의 환원분위기 공정, 반도체제조시의 분위기(atmosphere)가스, 유리제조공정 등 전통적인 산업에서 많이 쓰이고 있다.한편 수소는 향후 이러한 산업용 원료로보다는 수십년 후 고갈될것으로 예상되는 화석연료를 대체하고, 친환경적 에너지로서 지구상에 무한히 존재한다는 점 등에서 미래의 중요한 에너지원으로 주목을 받고 있다. 특히 수소에너지는 자동차, 비행기, 선박 등에 쓰일연료전지, 가정용연료, 발전소 에너지원으로 각광받을 것으로 전망된다. 그러나 수소가 미래에 주요 에너지원으로 사용되는 수소경제가도래하기 위해서는 과 같은 기술발전 및 인프라가 갖춰져야한다. 수소경제로 이행하기 위한 필요 요소한편 에서 보듯이 미국의 에너지성이 전망한 수소경제의 이행시기는 먼저 2000-2010년 동안 천연가스와 바이오매스에 의해 수소를 생산하고 이를 파이프라인이나 고압탱크용기를 적재한 트럭을 통해 운반하여 연료정제나 우주왕복선, 그리고 이동식 수소전지를 개발.이용한다는 계획이다. 또 2010∼2020년까지는 재생에너지나원자력을우

공학/기술| 2007.10.06| 33페이지| 2,000원| 조회(1,955)

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