지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 홍태환
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
이 논문의 연구 히스토리 (2)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
세계 주요국들은 기후변화, 4차 산업혁명 및 날로 강화되어 가는 환경규제에 대응하기 위해 국가적 차원의 전략적 대응책을 적극적으로 마련하고 있다. 우리나라 역시 새로운 에너지 패러다임에 대한 준비를 본격적으로 추진하고 있고 정부가 내세운 탈원전·친환경 에너지 정책인 에너지 전환 정책을 통하여 본격적인 대응을 진행하고 있다. 이러한 정책의 핵심은 원자력 및 석탄화력 축소, 신재생에너지 확대, 에너지 거버넌스 구축 등 친환경에너지로의 전환을 통한 저탄소사회의 실현이다. 저탄소사회를 구현하기 위하여 태양광 및 풍력, 수력 등 다양한 신재생에너지원이 주목받고 있는데, 화석연료의 사용에 따른 자원고갈, 환경오염, 지구온난화 등의 부작용을 최소화하고, 자연친화적이며 공급 또한 지속적인 대안으로서 에너지안보 측면에서도 기대가치가 높은 수소를 대체에너지원으로 활용하는 방안에 관심을 기울이고 있으며, 수소의 제조, 저장 및 이용 등에 관한 연구가 활발히 진행 중이다.
그 중 수소저장방법에서 수소저장합금은 50여 년 전부터 주요 연구 분야로 주목 받고 있으며 대표적인 신·재생 에너지 후보군으로 제시되고 있다. 그 이유는 수소화물은 금속 원자 결정의 격자구조 속에 머물러 있어 화재 등을 발생시킬 만할 위험이 없을 정도로 안전하며 액체 수소의 밀도에도 견줄 만큼의 효율과 체적당 매우 높은 저장량을 보이고 있기 때문이다.
특히, Mg 수소화물은 높은 수소저장량(7.6 wt.%)과 저가이며 경량 수소저장합금으로써 유망한 재료이다. 그러나 Mg 수소화물의 높은 산화반응성 및 열역학적 안정성 때문에 고온 또는 고압에서 수소화와 탈수소화가 이루어진다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전이원소(Ti,Fe,Co,Ni,Ce), 금속간화합물 및 금속산화물을 첨가함으로써 반응속도를 개선하고자 하는 다양한 선행 연구결과들이 보고되고 있다.
이러한 선행 연구들을 기반으로 전이금속산화물들을 첨가하여 촉매효과를 얻고자 하는 많은 연구들이 진행되어져 왔다. 최근 전이금속들 중 산소 대신 불소가 결합되어 있는 전이금속불화물들을 이용함으로써 결합되어 있던 불소 이온들이 Mg와 결합하면서 생성된 MgF2 상이 표면에서 산화반응성을 억제해준다는 연구들에 대한 보고가 있었다. 또한 NbF5, TiF3 등 전이금속 첨가에 따른 촉매효과를 얻고자 하는 연구들이 연구들이 진행되었다. 하지만 전이금속불화물 첨가가 아닌 Mg와 같은 알칼리 토금속불화물의 첨가에 따른 촉매효과의 연구는 아직 많이 미비하다.
따라서 본 연구에서는 기계적 합금화법을 이용하여 제조한 MgHx- CaO, CaF2 복합재료의 첨가량 변화에 따른 수소화 거동에 주목하여 Mg계 수소저장합금의 수소화 특성 개선여부와 제조된 복합재료의 환경적 측면을 고려하기 위해 물진전과정평가 (MLCA, Material Life Cycle Assessment)를 수행하였다.
그 중 수소저장방법에서 수소저장합금은 50여 년 전부터 주요 연구 분야로 주목 받고 있으며 대표적인 신·재생 에너지 후보군으로 제시되고 있다. 그 이유는 수소화물은 금속 원자 결정의 격자구조 속에 머물러 있어 화재 등을 발생시킬 만할 위험이 없을 정도로 안전하며 액체 수소의 밀도에도 견줄 만큼의 효율과 체적당 매우 높은 저장량을 보이고 있기 때문이다.
특히, Mg 수소화물은 높은 수소저장량(7.6 wt.%)과 저가이며 경량 수소저장합금으로써 유망한 재료이다. 그러나 Mg 수소화물의 높은 산화반응성 및 열역학적 안정성 때문에 고온 또는 고압에서 수소화와 탈수소화가 이루어진다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전이원소(Ti,Fe,Co,Ni,Ce), 금속간화합물 및 금속산화물을 첨가함으로써 반응속도를 개선하고자 하는 다양한 선행 연구결과들이 보고되고 있다.
이러한 선행 연구들을 기반으로 전이금속산화물들을 첨가하여 촉매효과를 얻고자 하는 많은 연구들이 진행되어져 왔다. 최근 전이금속들 중 산소 대신 불소가 결합되어 있는 전이금속불화물들을 이용함으로써 결합되어 있던 불소 이온들이 Mg와 결합하면서 생성된 MgF2 상이 표면에서 산화반응성을 억제해준다는 연구들에 대한 보고가 있었다. 또한 NbF5, TiF3 등 전이금속 첨가에 따른 촉매효과를 얻고자 하는 연구들이 연구들이 진행되었다. 하지만 전이금속불화물 첨가가 아닌 Mg와 같은 알칼리 토금속불화물의 첨가에 따른 촉매효과의 연구는 아직 많이 미비하다.
따라서 본 연구에서는 기계적 합금화법을 이용하여 제조한 MgHx- CaO, CaF2 복합재료의 첨가량 변화에 따른 수소화 거동에 주목하여 Mg계 수소저장합금의 수소화 특성 개선여부와 제조된 복합재료의 환경적 측면을 고려하기 위해 물진전과정평가 (MLCA, Material Life Cycle Assessment)를 수행하였다.
목차
Ⅰ. 서 론 1Ⅱ. 이론적 배경 31. 수소에너지 저장 기술 32. 기계적 합금화법 93. 수소 저장량 측정 방법 104. 물질전과정평가(MLCA) 12Ⅲ. 실험방법 191. 제조방법 192. 특성평가 20Ⅳ. 실험결과 및 고찰 241. MgHx-5, 10, 20wt.% CaO 합금의 특성 평가 241-1. XRD 분석 241-2. SEM 분석 251-3. BET 분석 251-4. TGA 분석 311-5. Kinetics 평가 351-6. 결론 372. MgHx-5, 10, 20wt.% CaF2 합금의 특성 평가 382-1. XRD 분석 382-2. SEM 분석 382-3. BET 분석 392-4. TGA 분석 452-5. Kinetics 평가 492-6. 결론 513. MgHx-5, 10, 20wt.% CaO, CaF2 합금의 물질전 과정평가 53Ⅴ. 종합 결론 66참고문헌 68Abstract 73[부록] 연구 성과 76[부록] 감사의 글 81
최근 본 자료
댓글(0)
0