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62 공업화학 전망, 제18권 제4호, 2015
DOI：10.1038/ncomms8473
Figure. PCP를 주형으로한 폴리머 블렌드 제작 이미지.
출처 : 2015.07.01. JST(http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150701/index.html) 작성 : 소대섭(한국과학기술정보연구원)
태양광을 활용한 고효율 수증기 발생 재료의 개발 - 다공질 그래핀을 이용한 태양열 에너지의 고효율 이용 -
일본 토호쿠대학(東北大学) 원자분자재료과학고등연구기구 이토 료이치(伊藤良一) 조교, Mingwei Chen 교수 등은 3차원 구조를 가진 그래핀을 이용한 고성능 수증기 발생 재료를 개발했다.
본 연구는 3차원 다공질 그래핀을 태양열 온수기의 집광 재료로 사용함으로써 태양열 에너지를 효율적 으로 흡수하고, 그 열에너지가 국소적으로 집중됨으로써 반사 거울이나 렌즈 등의 집광 장치를 이용하지 않고 물에서 수증기를 발생시키는 데 성공했다. 태양광으로 가열된 물은 비중 차에 의한 대류 현상과 열전 도에 의해서 열이 확산되어 온도가 균일화되기 때문에 물은 뜨거운 상태로 유지되지 않는다. 그러나 본 연 구에 이용한 3차원 구조를 가진 다공질 그래핀에서는 마이크로 크기의 세공 내에 들어간 물이 집중적으로 가열되어 열이 확산하지 않고 쉽게 고온화 할 수 있어 수증기로의 변환 효율을 기존의 56%(흑연 가루를 이용한 재료)에서 80%로 높이는 데 성공했다.
본 성과는 태양열 에너지가 기존 용도뿐만 아니라 증발, 농축의 용도에도 쉽게 활용할 수 있음을 나타낸 사례이다. 예를 들면 바닷물에서 순수 정제 오염수의 농축⋅정화 등의 여러 용도에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구 성과는 2015년 6월 16일 독일 과학지 Advance Materials 온라인 판에 게재되었다(※ 발표논문 참조).
KIC News, Volume 18, No. 4, 2015
KIC News, Volume 18, No. 4, 2015 63
히터 열전파
&
배기구
나노 다공질 그래핀 벽
빨아올림 모관현상 친수성
나노 다공질 그래핀 시트 두께: 30∼35 ㎛
(a) (b) (e)
(c) (d)
Figure. 나노 다공질 그래핀 모형과 수증기 발생
(a) 태양광을 흡수하여 국소 가열된 물이 수증기로 방출되는 개념도 (b) 실제로 사용되고 있는 나노 다공질 그래핀의 실물 사진 (c) 나노 다공질 그래핀의 표면 SEM상
(d) 나노 다공질 그래핀의 측면 SEM상
(e) 실제로 집광한 태양광을 이용하여 발생한 수증기의 사진
※발표논문: Yoshikazu Ito, Yoichi Tanabe, Jiuhui Han, Takeshi Fujita, Katsumi Tanigaki, Mingwei Chen, “Multifunctional Porous Graphene for High-Efficiency Steam Generation by Heat Localization”, Advance Materials , 16 June 2015
DOI：10.1002/adma.201501832
출처 : 2015.06.17. JST(http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150617/index.html) 작성 : 소대섭(한국과학기술정보연구원)
