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  • - 주제 : 공학분야 > 화학공학
  • - 성격 : 학술발표
  • - 간기: 반년간
  • - 국내 등재 : -
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논문제목
수록 범위 : 2020권 0호 (2020)

2020년 추계 표지

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2020년 추계 일정표

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1PL-1 : 글로벌 환경변화와 국가 과학기술정책방향

김상선
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Global 환경변화와 함께 과학기술에 대한 관심과 중요성 크게 증가하고 있습니다. 미중 무역전쟁에서 보듯이 5G 등 첨단기술을 둘러싼 기술패권 경쟁과 자국우선주의가 심화되고 있고, 일본의 White-list 배제 등에 따라 글로벌 가치사슬(Global Value Chain, GVC)에 틈이 생기면서 소재·부품·장비의 안정적인 조달이 국가과제로 대두되고 있습니다. 그런가 하면 지구촌 전체를 강타하고 있는 코로나-19 팬데믹은 이를 기점으로 BC(Before Corona)와 AC(After Corona)로 구분 지을 정도로 모든 것을 바꾸어 놓으면서 Un-tact(On-tact) 중심의 디지털 전환(Digital Transformation)을 가속화시키고 있습니다. 이외에도 오늘날 지구촌이 당면하고 있는 핵심 이슈의 중심에는 빠짐없이 과학기술이 위치하고 있습니다. 한 나라의 국가 발전에 있어서도 과학기술의 중요성은 점점 커가고 있습니다. 제조업 경쟁력 강화, 삶의 질 향상과 사회문제 해결은 물론 외교, 안보, 문화, 예술, 체육 등 모든 분야 발전의 핵심이 되고 있습니다. 과학기술 없이 대한민국의 오늘을 이룰 수 없었듯이 과학기술 없는 대한민국의 미래는 상상할 수 없을 것입니다. 어떤 분야도 과학기술 없이는 한 발짝도 앞으로 나갈 수 없습니다. 모든 분야 발전의 중심에 과학기술이 있어야 하는 이유입니다. 정부에서도 이런 점을 감안하여 어려운 나라 살림에도 미래의 씨앗(seeds)인 과학기술투자를 지속적으로 확대하면서 국가과학기술발전을 적극 지원해 오고 있습니다. 이와 같은 정부의 지원 노력에 부응하여 과학기술계에서는 세계적인 성과 창출로 답해야 할 것입니다. 그 어느 때보다도 정부와 민간의 역할 분담과 유기적인 협력체계 가운데 R&D의 전 주기(Plan-Do-See)에 걸친 성과제고 전략을 모색하는 한편 긴 호흡에서 일관되고 지속적으로 추진해 나가야 할 것입니다.
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Carbon monoxide (CO) is an important raw material in chemical industries; however, its separation through solid-state polymer membranes has not been extensively investigated. Herein, a series of comb-like copolymers is synthesized and used as a matrix to incorporate AgBF4 and ionic liquid ([bmim][BF4]) for solid-state facilitated CO transport membrane. The CO/N2 separation performance is improved by introducing AgBF4 together with [bmim][BF4] into the copolymer matrix. Incorporating AgBF4 significantly increases the interaction energy between the membrane and CO molecules, demonstrating that Ag salts act as facilitated CO transport carriers and increase CO solubility in the membrane. Results show that the ionic liquid prevents comb copolymer aggregation and improves CO/N2 selectivity.
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In this study, newly measured experimental data of carbon dioxide (CO2) solubilities in aqueous MEA (primary), DIPA (secondary), MDEA (tertiary), AMP (steric hindrance) and their mixture solutions are provided with thermodynamic models, such as Kent Eisenberg, Deshmukh Mather, electrolyte NRTL, electrolyte UNIQUAC models. The solubility measurements were carried out over a wide temperature range (313.15-403.15 K) and at various amine concentration conditions (20, 30, and 40 wt%) with static method. CO2 partial pressure, liquid phase concentrations for all components including carbamates and bicarbonate, pH, the heats of absorption, and cyclic capacity for all amine concentrations, temperatures, and CO2 loading conditions could obtained by using in house model.
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분자체를 통한 분리 기술은 고부가 화합물의 정제를 목적으로 널리 사용되는 기술로, 상당한 에너지를 사용하는 분별 증류법에 비해 70~80% 이상 에너지를 절약 할 수 있다. 제올라이트는 1-nm 이하의 기공이 균일하게 배열된 결정성 알로미노 실리케이트로, 높은 화학적/열적 안정성을 가져 크기별로 분자를 분리하는 상업 공정에 널리 사용된다. 제올라이트의 기공 크기와 모양은 결정 구조에 의해 정해지는 데, 100여년 간의 오랜 연구에도 불구하고 불과 200여개의 결정 구조만 보고되었다. 따라서 제올라이트의 분자체로서의 활용은 상당히 제한되었고, 현 상황의 기술은 제올라이트의 기공 특성을 분석하고, 거기에 맞는 분자 분리에 활용하는 것이다. 차세대에는 이러한 소재 맞춤형 분리기술을 벗어나, 궁극적으로 분리하고자 하는 분자를 먼저 설정하고, 이를 선택적으로 흡착할 수 있는 분자맞춤형 제올라이트 분자체의 제조가 절실하다. 본 연구에서는 후처리 개질법을 통해 제올라이트의 기공 크기를 세밀하게 조절하는 새로운 방법을 보고한다. 기공 크기가 제어된 제올라이트를 분자체로 이용해 에탄/에틸렌 분리, 프로판/프로필렌 분리에 이용하였다.
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We have studied a TiO2-mediated dye-sensitized photocatalytic (DSPC) system for CO2 reduction and established its working mechanism in depth, henceforth upgrading its catalytic performance including lifetime. The basic process of photocatalysis is initiated by the visiblelight absorption by organic/organometallic dyes, followed by the charge separation and interfacial electron transfer (ET) toward catalytic center occuring on the TiO2 semiconductor surface. Since these reactions primarily occur at the interface between molecular functional components and semiconductor, the ET efficiency between key components significantly affects the overall photochemical reaction kinetics and mechanism. Herein, we report the details of the interfacial ET process between components and discuss the structure-activity relationships based on the relative excited-state energy levels of components.
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Prior study on CO2RR have focused on the catalytic properties of various materials in liquid condition. However, the current density for CO2RR is restricted under 30 mA cm-2 due to the mass transfer limit and low solubility of CO2 in the aqueous solution. To increase the current density, the gas fed CO2 electrolysis system was investigated using a gas-diffusion layer system. Herein, we developed a convenient Ag- and Cu-based electrode with high selectivity and high current density for electrochemical conversion of CO2 to CO and ethylene in a zero-gap electrolyzer, respectively. Moreover, the prepared electrode was analyzed the change of electronic structure using in-situ/operando X-ray absorption spectroscopy (XAFS) at real gas fed zero-gap electrolyzer condition. Based on these results, we could give insights about the scalable electrolyzer system for electrochemical conversion of CO2 with high catalytic activity and selectivity.
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Power-to-X 기술은 온실가스인 이산화탄소를 재생에너지로부터 생산된 수소와 반응시켜 메탄올, 가솔린, 납사 등과 같은 화학 원료를 생산하는 기술이다. 이상적으로는 탄소를 배출하지 않으며 (zero-carbon emission) 이산화탄소의 대량 저감이 가능할 뿐만 아니라, 기존의 화석연료 활용처의 대부분을 대체할 수 있는 유망한 기술 중 하나이다. Power-to-X 공정을 위한 CO2의 수소화 기술에서 목적하는 생산품의 수율을 높이고 에너지 효율이 높은 반응 공정을 개발하는 것이 중요한 기술적 과제라 할 수 있다. 본 연구에서는 두 가지 핵심 기술: 1) 액체 탄화수소 생산을 증진시키는 고성능의 촉매 개발 및 2) 에너지효율을 극대화한 반응 공정 개발에 초점을 맞추었고, 현재까지의 연구 성과 및 향후 계획에 대해 발표하고자 한다.

1SA-7 : Sustainable and Recyclable Network Polyurethanes Using Biomass-Derived Furan Diols: Facile Mechanochemical Approach

김현우 , 윤영섬 , 양지원 , 차인환 , 송창식
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Due to environment issues, it is highly demanding to generate recyclable polymers and to use sustainable biomass-derived ingredients. In this work, we utilized 2,5-bis-hydroxymethylfuran (BHMF) as a starting material to produce thermoplastic and network polyurethanes (TPU and NPU) under facile, solvent-free (solid-state) ball-milling conditions. Interestingly, the urethanes bonds may undergo thermally-controlled trans-carbomoylation, a reversible dynamic covalent bond exchange. Because of this chemistry, we can demonstrate the self-healing, reprocessing, and shape memory properties from NPU films. We characterized topology freezing transition temperature (Tv), stress-relaxation behavior using dynamic mechanical analyzer (DMA) under different temperatures. This mechanochemical approach is facile, scalable, extensible to sustainable and recyclable polymers from other biomass-derived chemicals.
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