요약
이 기술은 이산화탄소(CO2)를 다른 가스들로부터 효과적으로 분리할 수 있는 혼합 고분자 분리막을 제조합니다. MOF와 폴리이미드를 결합하여 CO2 분리 성능을 최적화한 분리막을 제작함으로써, 환경 보호에 기여하고 산업 공정에서의 CO2 배출 감소를 가능하게 합니다. 이는 지구 온난화 대응 및 지속 가능한 에너지 자원 사용에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
기본 정보
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특허명: 폴리에틸렌글리콜로 개질화된 UiO-66 MOF와 폴리이미드를 이용한 이산화탄소 분리용 혼합 고분자 분리막 및 이의 제조방법
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대표 발명자: 김태현 교수
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출원번호: 10-2023-0144112
발명의 배경 및 필요성
기술의 중요성
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지구 온난화 대응을 위해 이산화탄소(CO2) 분리 기술의 중요성이 커지고 있으며, 산업 공정에서 발생하는 CO2 배출을 줄이고 대기 중 CO2 농도를 관리하는 것이 필수적임
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에너지 소비가 적고 설치가 간편한 고분자 막을 이용한 가스 분리 방법이 주목받고 있지만, 기존 기술의 한계를 극복하기 위한 새로운 접근 방식이 필요함
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화력 발전소, 철강 제조, 시멘트 생산 등 다양한 산업 분야에서 CO2 배출 감소를 위한 연구가 활발히 진행 중임
기술 개발의 필요성
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고분자 막을 이용한 가스 분리 기술의 효율성을 높이기 위해 제올라이트, 금속-유기 골격체(MOF), 공유 유기 골격체(COF) 등 새로운 다공성 물질의 개발이 중요함
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기공 크기 조절과 응집 문제를 해결하고, 이산화탄소 분리 기술의 효율성과 적용 범위를 확장하기 위한 지속적인 연구와 개발이 필요함
구현방법
기술의 원리 및 구현
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이 기술은 이산화탄소(CO2)를 다른 가스들로부터 효과적으로 분리할 수 있는 혼합 고분자 분리막을 제조함
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MOF(Metal-Organic Frameworks)는 금속과 유기 분자가 결합해 만든 3차원 구조의 물질로, 가스 분리에 유용한 매우 작은 구멍을 가짐
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폴리이미드는 열과 화학적 안정성이 뛰어난 플라스틱으로, 분리막의 내구성을 높이는 데 사용됨
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UiO-66-NH2라는 MOF에서 출발하여, 폴리에틸렌글리콜(PEG)과 반응시켜 PEGDE-g-MOF를 제조하고, 이를 CO2 포집에 활용함
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6FDA-듀렌이라는 폴리이미드를 사용하여 PEGDE-g-MOF를 다양한 비율로 첨가함으로써, CO2 분리 성능을 최적화한 분리막을 제작함
기술의 장점
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CO2를 질소(N2)나 메탄(CH4) 등 다른 가스들로부터 효과적으로 분리할 수 있음
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높은 온도에서도 안정적으로 작동하며, CO2에 대한 투과도와 선택도가 높음
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이산화탄소 배출 감소에 기여하여 환경 보호에 이바지함
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환경 친화적이며 경제적인 이산화탄소 분리 솔루션을 제공함
활용 방안 및 기대효과
이산화탄소 분리 및 활용 혁신
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'혼합 매트릭스 막'을 통해 이산화탄소와 다른 기체들을 효과적으로 분리하며, 화석연료 사용으로 인한 이산화탄소 배출 문제에 대응
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공장 배출가스나 공기 중 이산화탄소 포집에 적용 가능하며, PEG 기능화 UiO-66 MOF와 폴리이미드 조합으로 필터의 성능과 내구성이 향상됨
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이산화탄소를 유용한 물질로 전환하여 환경 보호 및 지속 가능한 에너지 자원 사용에 기여
산업 및 사회에 미치는 긍정적 영향
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이 기술은 이산화탄소 분리 및 활용 분야에서 기술적 혁신을 가져와 큰 발전이 기대됨
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고성능 필터 개발로 이산화탄소 분리 효율성이 증가하며, 이는 상업적 가치를 높이고 기후 변화 대응 및 환경 보호에 중요한 역할을 수행
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이산화탄소를 유용한 물질로 전환함으로써 새로운 비즈니스 모델 및 시장을 창출하고, 지구 온난화 문제 해결에 기여하여 사회적 가치를 증진시킴
시장 동향
에너지 시장 동향
기술 SWOT 분석
Strengths
효율적인 CO2 분리 성능
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MOF와 폴리이미드를 결합한 혼합 고분자 분리막을 통해 CO2를 다른 가스들로부터 효과적으로 분리할 수 있습니다.
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높은 온도에서도 안정적으로 작동하며, CO2에 대한 투과도와 선택도가 높습니다.
환경 보호 및 지속 가능성
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이산화탄소 배출 감소에 기여하여 환경 보호에 이바지합니다.
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환경 친화적이며 경제적인 이산화탄소 분리 솔루션을 제공합니다.
Weaknesses
제조 과정의 복잡성
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MOF와 폴리이미드의 결합 과정이 복잡하며, 고도의 기술을 요구할 수 있습니다.
초기 비용
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고성능 필터 제작에 필요한 재료 및 기술 개발 비용이 높을 수 있습니다.
Opportunities
산업 및 사회에 미치는 긍정적 영향
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이 기술은 이산화탄소 분리 및 활용 분야에서 기술적 혁신을 가져와 큰 발전이 기대됩니다.
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이산화탄소를 유용한 물질로 전환함으로써 새로운 비즈니스 모델 및 시장을 창출할 수 있습니다.
기후 변화 대응
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이산화탄소 분리 효율성 증가로 기후 변화 대응 및 환경 보호에 중요한 역할을 수행할 수 있습니다.
Threats
기술적 변화와 경쟁
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가스 분리 기술 분야에서의 빠른 기술적 변화와 경쟁으로 인해 지속적인 연구 개발이 필요합니다.
규제 및 정책 변화
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환경 관련 규제 및 정책의 변화가 기술의 상업적 적용에 영향을 미칠 수 있습니다.
Summary
Strengths
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효율적인 CO2 분리 성능과 환경 보호에 기여하는 친환경적인 기술입니다.
Weaknesses
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제조 과정의 복잡성과 초기 비용이 높습니다.
Opportunities
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산업 및 사회에 긍정적 영향을 미치며, 기후 변화 대응에 중요한 역할을 할 수 있습니다.
Threats
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기술적 변화와 경쟁, 그리고 규제 및 정책 변화의 영향을 받을 수 있습니다.
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