준비 중

전기방사 기반 저귀금속 나노전극을 활용한 난분해성 유기폐수 고도처리 시스템 개발

기업 용역 과제 / 정부 과제

소속

고려대학교 건축사회환경공학부

프로필

김동완 교수 연구실(고려대학교 건축사회환경공학부)은 환경수처리 분야, 특히 전기화학 기반의 난분해성 유기오염물 정화 기술에 특화되어 있습니다. 전기방사법(electrospinning)을 활용한 귀금속 함량이 최소화된 고성능 나노섬유 전극소재를 개발하여, 산업·도시·선박 등 다양한 분야의 폐수 고도처리에 적용할 수 있는 소재 및 공정기술을 연구 중입니다. 현재 해당 기술은 TRL 3단계(모델링/설계기술 확보)에 위치하며, 향후 실증 및 시스템화 단계로의 확장을 목표로 공동 연구 파트너를 모색 중입니다.

연구 관심 주제

귀금속 저감형 나노섬유 전극 기반 전기화학적 수처리 시스템

연구 상세 내용

본 연구는 다음과 같은 기술적 요소를 중심으로 공동연구 및 상용화 연구를 지향합니다:

전기방사 기반 나노섬유 전극소재 개발
안티몬 도핑 주석산화물(Sb-doped SnO₂)을 기반으로, 귀금속 산화물(RuO₂ 또는 IrO₂)을 최소량 혼합하여 고전도성과 전기화학적 안정성을 확보한 전극소재를 개발하였습니다.

난분해성 유기폐수 처리에 최적화된 전극 구조
해당 전극은 산소발생반응(OER)을 억제하고, 염소발생반응(CER)을 촉진함으로써, 전류효율을 향상시키고 오염물 분해 성능을 크게 개선합니다. 특히, Sn:Ru = 30:1 조성의 나노섬유 전극은 83%에 달하는 전류 효율을 달성하였습니다.

공정 친화성과 대면적 제조 가능성
전기방사법을 기반으로 고르게 분산된 나노섬유를 대면적으로 제조할 수 있어, 실제 산업 플랜트에서의 활용 가능성이 높습니다.

협력 희망 분야

환경플랜트 기업 (하·폐수 정화, 선박평형수 처리 등)

환경소재/부품 개발 기업 및 중소 환경장비 제작사

해양수질/선박/도시하수 고도처리 솔루션 개발 기관

정부 연구과제 공동 참여(환경부, 해수부 등)

본 협업 건 관련 특장점

경제성 확보: Ru 또는 Ir과 같은 고가의 귀금속 사용량을 최소화(Ru/Sn 또는 Ir/Sn 비율 1:30)하여 기존 대비 전극 제조 단가 절감

전류효율 극대화: Sn:Ru 나노섬유 전극이 CER 반응에서 83% 전류효율 달성, 우수한 오염물 분해성능 확보

기존 기술 대비 우수한 에너지 효율: 산소발생반응 억제를 통해 불필요한 에너지 손실 감소

실용화를 위한 기술적 기반 확보: 대면적 균일 제조, 높은 구조 안정성, 장기 내구성 확보

협업 희망 방식

무관

협업 파트너 요건

자체 연구 인력 보유

연구 키워드

수처리전극

전기방사

나노섬유

CER촉진

귀금속저감

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