초록 ▼

국가 에너지 안보를 위해 신재생에너지 개발 및 보급이 범국가적으로 추진되고 있다. 하지만, 육상 신재생에너지는 우리나라의 좁은 국토 및 높은 인구 밀도로 인해 가용 부지를 얻기 힘들어 적용에 한계가 있다. 이를 극복하기 위해, 제주글로벌연구센터 (JGRC)에서는 해양염분차발전, 해상풍력발전, CCS 융합 해양 바이오 에너지를 중심의 아라젠 프로젝트를 통해 해양신재생에너지 개발 및 육해상 신재생에너지 융복합 연구가 진행하고 있다.
본 연구개발의 목적은 아라젠 프로젝트를 구현가기 위한 해양염분차발전, 해수담수화, 해양바이오에너지,

국가 에너지 안보를 위해 신재생에너지 개발 및 보급이 범국가적으로 추진되고 있다. 하지만, 육상 신재생에너지는 우리나라의 좁은 국토 및 높은 인구 밀도로 인해 가용 부지를 얻기 힘들어 적용에 한계가 있다. 이를 극복하기 위해, 제주글로벌연구센터 (JGRC)에서는 해양염분차발전, 해상풍력발전, CCS 융합 해양 바이오 에너지를 중심의 아라젠 프로젝트를 통해 해양신재생에너지 개발 및 육해상 신재생에너지 융복합 연구가 진행하고 있다.
본 연구개발의 목적은 아라젠 프로젝트를 구현가기 위한 해양염분차발전, 해수담수화, 해양바이오에너지, 내부식/내생물오손용 소재 분야의 핵심요소기술을 개발하는 것이다.
당해연도 연구 수행을 통해 얻은 결과는 아래와 같다.
1. 수분 투과도 향상을 위해 polydophamine 코팅을 수행하여 확보된 PRO 공정 test 장비를 이용하여 4 W/m²의 전력밀도를 가지는 PRO 전용 중공사막 기술을 확보
2. Pt가 코팅된 Woven Mesh와 Graphite전극을 같이 사용하였으며, 네덜란드 REDstack에서 가지고 있는 세계최고 수준인 약 2W/m²과 거의 동일한 2.2W/m²의 높은 출력 확인
3. 코어-쉘 전극 기반 축전식 탈염 기술 개발을 위한 실험 및 평가 장치 제작 및 코어-쉘 전극 합성
4. 해양 바이오리파이너리 원천기술 개발을 위한 해양 미세조류의 배양실험, 그리고 이산화탄소 폭기가 생략된 광반응기 개발
5. 나노탄소소재 코팅 기술 확보 및 내부식 특성 개선 확인/폴리머-탄소 복합체 열교환 성능 측정용 설치 제작
6. 각 연구주제의 선행 기술 (특허, 논문) 분석 및 특허전략 수립

Abstract ▼

Development and supply of new renewable energy have been nationally progressed for national energy security. However, on-shore new renewable energy has the limitation of application in our country since it is difficult to obtain available site originated from limited land space and population densit

Development and supply of new renewable energy have been nationally progressed for national energy security. However, on-shore new renewable energy has the limitation of application in our country since it is difficult to obtain available site originated from limited land space and population density of our country. To overcome this, Jeju global research center (JGRC) is carrying forward a development of off-shore new renewable energy and convergence research of on-shore/off-shore new renewable energy through AraGen project aiming at salinity gradient power generation, off-shore wind power generation, and CCS fusion marine bio-energy.
In this study, the objective is the development of core technology, including salinity gradient power, seawater desalination, marine bio-energy, and material for anti-corrosion/anti bio-fouling to realize AraGen project.
In this study, we obtain the following results.
1. For technical development of PRO salinity gradient power generation, to increase the water flux, polydophamine was coated on the hollow fiber before active layer interface polymerization. Using PRO test instruments, the hollow fiber has the power density of 4 W/m2and the salt rejection of 98%.
2. For technical development of RED salinity gradient power generation, electrode materials of Pt-coated woven mesh and Graphite were used. The power density of our result is 2.2W/m2, it is similar with the world record 2W/m2 of REDstack in Netherlands.
3. For technical development of capacitive deionization based on core-shell electrode, fabrication of experimental equipment, and synthesis of core-shell electrode 4. For technical development of marine biorefinery, marine microalgae cultivation, and photobioreactor without carbon dioxide gas spargingDevelopment and supply of new renewable energy have been nationally progressed for national energy security. However, on-shore new renewable energy has the limitation of application in our country since it is difficult to obtain available site originated from limited land space and population density of our country. To overcome this, Jeju global research center (JGRC) is carrying forward a development of off-shore new renewable energy and convergence research of on-shore/off-shore new renewable energy through AraGen project aiming at salinity gradient power generation, off-shore wind power generation, and CCS fusion marine bio-energy.
In this study, the objective is the development of core technology, including salinity gradient power, seawater desalination, marine bio-energy, and material for anti-corrosion/anti bio-fouling to realize AraGen project.
In this study, we obtain the following results.
1. For technical development of PRO salinity gradient power generation, to increase the water flux, polydophamine was coated on the hollow fiber before active layer interface polymerization. Using PRO test instruments, the hollow fiber has the power density of 4 W/m₂and the salt rejection of 98%.
2. For technical development of RED salinity gradient power generation, electrode materials of Pt-coated woven mesh and Graphite were used. The power density of our result is 2.2W/m², it is similar with the world record 2W/m² of REDstack in Netherlands.
3. For technical development of capacitive deionization based on core-shell electrode, fabrication of experimental equipment, and synthesis of core-shell electrode
4. For technical development of marine biorefinery, marine microalgae cultivation, and photobioreactor without carbon dioxide gas sparging
5. Coating and anti-corrosion effect of Nano-carbon material, and equipment fabrication for heat exchange performance measurement of polymer-carbon composite
6. Analysis of precedence technology, and establishment of patent strategy of each detailed subject
5. Coating and anti-corrosion effect of Nano-carbon material, and equipment fabrication for heat exchange performance measurement of polymer-carbon composite
6. Analysis of precedence technology, and establishment of patent strategy of each detailed subject

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 21
• 목 차 ... 23
• 그 림 목 차 ... 25
• 표 목 차 ... 36
• 제 1 장 서 론 ... 39
• 제 1 절 연구의 개요 ... 39
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 41
• 제 2 장 연구개발 목표 및 내용 ... 43
• 제 1 절 연구목표 ... 43
• 제 3 장 육해상 융복합에너지시스템 및 IP전략수립 ... 46
• 제 1 절 서 론 ... 46
• 제 2 절 개발방법 및 결과 ... 48
• 제 3 절 결론 및 향후 계획 ... 162
• 제 4 장 PRO 기반 해양 염분차발전 기술 개발 ... 163
• 제 1 절 서 론 ... 163
• 제 2 절 국내 · 외 기술개발 현황 ... 179
• 제 3 절 개발방법 및 결과 ... 182
• 제 4 절 결론 및 향후 계획 ... 223
• 제 5 장 M-RED 기반 해양 염분차발전 기술 개발 ... 225
• 제 1 절 서 론 ... 225
• 제 2 절 국내·외 기술개발 현황 ... 230
• 제 3 절 개발방법 및 결과 ... 235
• 제 4 절 결론 및 향후 계획 ... 265
• 제 6 장 코어쉘 전극 기반 축전식 해수 탈염 기술 개발 ... 266
• 제 1 절 서 론 ... 266
• 제 2 절 국내·외 기술개발 현황 ... 275
• 제 3 절 개발방법 및 결과 ... 281
• 제 4 절 결론 및 향후 계획 ... 290
• 제 7 장 해양 신재생에너지 기반 CCS융합 바이오리파이너리 기술 개발 ... 292
• 제 1 절 기술개발 개요 ... 292
• 제 2 절 국내·외 기술개발 현황 ... 306
• 제 3 절 개발방법 및 결과 ... 314
• 제 4 절 결론 및 향후 계획 ... 323
• 제 8 장 탄소소재기반 고효율 전열기술 및 내부식 원천소재 개발 ... 325
• 제 1 절 서 론 ... 325
• 제 2 절 국내·외 기술개발 현황 ... 339
• 제 3 절 개발방법 및 결과 ... 348
• 제 4 절 결론 및 향후 계획 ... 367
• 제 9 장 종 합 결 론 ... 368
• 참 고 문 헌 ... 369
• 끝페이지 ... 373