| 초록 |
연구의 목적 및 내용 본 연구과제는 우리나라의 기후로 인해 발생하는 물부족과 물불균형의 해소방안으로 대기 중의 수분을 스스로 저장하고 건조한 환경에서의 증발이 방지되는 새로운 개념의 수분저장소재의 개발을 목적으로 다음과 같은 연구를 진행하였음. 1. 나노탄소의 표면화학 조절에 관한 기반기술의 확립 및 표면에너지 측정법 확립 2. 표면화학이 조절된 나노탄소의 합성과 자기조립거동을 제어 3. 표면화학 제어된 산화그래핀과 금속 배위결합기반 gelation에 의한 3차원 구조체 합성 4. 제조된 수분저장 3차원 구조체의 수분안정성을 확립 5. 수분저장 3차원구조체의 수분 자가저장 특성, 최대 수분저장량 및 수분 저장 후 증발 방지에 관한 성능평가법 구축 및 성능평가 연구결과 ▶나노탄소의 표면화학 조절에 관한 기반기술의 확립 : 나노탄소 표면개질시 생성되는 산성탄소화합물의 방향족 구조의 역할 확인 ▶구조제어에 따른 표면에너지 측정법을 확립 : Inverse Gas Chromatography(IGC)를 이용하여 Hansen solubility parameter를 측정 ▶ 표면화학이 조절된 나노탄소의 합성과 평가 진행 및 자기조립 제어 : 산화그래핀의 산화기능기 양에 따른 액정의 형성과 분산안정성 확인 : 표면특성 제어로 인한 액정형성 임계농도의 변화와 위상배향 조절의 용이성 확인 ▶ 표면화학 제어된 산화그래핀과 금속이온과의 배위결합에 의한 gelation 기반의 3차원 산화그래핀 구조체 합성. : 금속이온 혹은 산화기능기를 가진 polymer와의 산화그래핀 기반 복합겔 형성 : 표면화학 조절된 산화그래핀의 특성을 유지한 채 금속이온과 배위결합을 형성 확인 : 금속이온과의 배위결합에 의한 기공구조가 조절된 3차원 aerogel 합성 : 표면화학 조절된 산화그래핀의 층 사이에 polymer가 투입된 새로운 구조 형성 ▶ 합성된 구조체의 성능평가 : 수분안정성 확립을 위한 부분환원법 구축 : 99%의 습도환경에서 본 무게대비 최대 660%의 수분저장율을 확인 : 수분의 극대저장량은 최대 12000% 까지 확보됨을 확인, 수분에서의 안정성 확립을 위한 부분환원법을 통해서도 10000% 이상의 극대저장량 확인 : 기존 산화그래핀 대비 건조한 환경에서의 수분보존률이 최대 30%이상됨을 확인 연구결과의 활용계획 ▶ 실 적용 가능한 응용연구로의 활용: 본 연구에서 고안한 새로운 타입의 수분저장용기는 새로운 수자원 기술의 응용연구로의 활용이 가능하다. 수분 자가저장 기술의 매커니즘을 이용해 다양한 재료로의 응용을 시도할 예정이다. ▶ 친환경 적정기술로의 활용: 본 연구에서 얻어진 결과를 적정기술의 기반기술로 활용 가능하다. 본 연구는 물부족/불균형에 대한 새로운 방향의 해결책을 제시하며 연구결과 그 가능성을 확인하였다. 연구 결과를 토대로 실제 활용 가능한 형태로의 수분 저장용기로 연구를 추가적으로 진행할 예정이다. ▶ 다양한 나노탄소 재료의 설계 : 본 연구의 주요기술인 나노탄소의 표면화학 조절은 본 연구 뿐만 아니라 다양한 나노탄소에 적용가능한 기반기술이다. 다양한 요구특성을 만족시키는 나노탄소재료의 설계와 제조에 관련하여 성능평가 지표로서 활용할 계획이다. (출처 : 연구결과 요약문 5p) |
