| 초록 |
□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ◦ 본 과제의 최종 목표는 수소의 저장성 확보와 수소 경제 활성화를 위해 친환경 원료 물질인 미활용 초본계 및 목본계 바이오매스로부터 액체 유기물 수소저장체(liquid organic hydrogen carrier, LOHC)인 포름산 생산의 원천 기술을 확보하는 것임. ◼ 전체 내용 ‣ 국내외 다양한 미활용 바이오매스로부터 LOHC인 포름산을 효율적/고수율/고농도로 생산하기 위한 원천 기술 개발 - 국내외 다양한 미활용 바이오매스 선정 및 기초 물성 분석(산림 목질계 바이오매스, 대나무, 옥수수대, 케나프 등 선정) - 포름산 전환 최적 조건 도출(현 150℃ 이상, 30bar O<sub>2</sub> 가혹한 조건 -> 100℃ 미만, 상압 조건 개발) - 미활용 바이오매스 이용 세계 최고 수준의 포름산 전환 수율 달성(현glucose 이용 포름산 수율 85%, 미활용 바이오매스 이용 포름산 수율 없음 -> 미활용 바이오매스 이용 65% 포름산 수율 달성 목표) ◦ 연구 범위 ‣ 연구기간 : 2021.03. ~ 2026.02. (3+2년, 총 5년) ‣ 바이오매스 선정 : 국내 및 해외(중국, 베트남, 인도네시아 등)에서 쉽게 수집 가능한 산림 목질계 바이오매스, 대나무, 옥수수대, 케나프 등의 미활용 바이오매스를 선정 ‣ 바이오매스 전처리 방법 : 바이오매스의 가수분해/산화 반응 ‣ 전처리 촉매 선정 : 공급이 용이하고 경제성을 고려한 산/염기 촉매 및 산화제 선정(예: 구연산, H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>) ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 ◦ 포름산 생산수율 : 55mol%(목질계), 35mol%(초본계) ❏ 연구 내용 ◦ 국내․외 바이오매스 특성 분석 ◦ 다양한 촉매 성능 평가 ◦ 운전 변수 고려 최적 운영 조건 도출 ◦ 포름산 수율 향상을 위한 전처리 기술 개발 ◦ 포름산 용액 정제 기술 선정 및 적용성 평가 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 ◦ 포름산 생산수율 : 65mol%(목질계), 45mol%(초본계) ❏ 연구 내용 ◦ 전처리(리그닌 제거), 온화한 반응조건 등 세계최고수준의 바이오매스 기반 포름산 생산 수율 달성 ◦ 공정 부산물 활용 방안 마련 ◦ 바이오매스 기반 포름산 용액 사용 탈수소 실험 수행 ◦ 경제성 및 탄소 저감 효과 분석 □ 연구성과 ◦ 국내․외 다양한 미활용 바이오매스 특성(구조, 성분 등) 분석 완료 ◦ 다양한 산/산화제 활용 바이오매스에서 포름산으로 전환 성능 평가 완료 ◦ 운전 변수(온도, 반응시간 등) 고려 최적 운영 조건 산출 ◦ 환경성․경제성을 고려한 바이오매스 기반 포름산 전환 공정 개발 완료 ◦ 포름산 전처리(기계적 촉매 해중합 방법) 기술 개발 및 포름산 수율 향상 ◦ 극성 비양성자성 용매 및 알코올류 등 첨가제의 포름산 수율 영향 평가 ◦ 포름산 정제 기술 조사 및 탈수소 촉매 적용 실험 수행 ◦ 포름산 생산 수율 정량적 목표 달성(포름산 수율 : 55.90mol%(목질계), 42.38mol%(초본계)) ◦ SCI 논문 1건 게재 ◦ 관련 연구 학회 발표 5건 ◦ 관련 연구 특허 등록 2건 ◦ 연구재단 및 한국에너지기술연구원 인터뷰 ◦ 대한민국 국회환경포럼 표창 □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 ◦ 기술적 측면 ‣ 재생에너지원인 미활용 바이오매스 기반 수소저장체 생산 국내 원천 기술 확보. ‣ 기존 화석연료(가스화 및 수증기 개질법) 및 바이오매스 기반 수소 생산 방법(가스화)에 비해 매우 낮은 온도에서 수소 생산이 가능하여 에너지 효율 향상 가능. ‣ 수송 및 저장 관련 기존 석유 기반 인프라 활용으로 신규 수소 인프라 확대가 필요 없음. ‣ 제안 공정은 탄소 중립 원료인 바이오매스를 이용함으로써 국내 이산화 탄소 저감에 선도적인 기술이 될 것으로 기대됨. ◦ 사회적 측면 ‣ 우리나라의 온실가스, 미세먼지 감축 목표 달성 및 에너지 관련 정책(수소 경제 활성화 로드맵 및 한국판 그린뉴딜 등) 대응 가능. ‣ 수소경제 활성화로 온 국민이 깨끗한 에너지 사용, 신성장동력으로 경제 성장, 에너지안보 확보에 기여. ‣ 본 기술개발로 최근 추진하고 있는 신남방국정책에 기여하고 해당 국가에 기술이전 및 이산화탄소 거래 활성화 가능. (출처 : 요약문 2p) |
