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2021년 12월 13일 (월) 00:46 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : Density functional theory 계산을 통한 루테늄의 표면 변형에 따른 암모니아 합성 반응 효율 연구

영문 : Effect of strain on Ru surfaces for ammonia synthesis using Density Functional Theory calculations

과제 팀명

Yoo group

지도교수

유종석 교수님

개발기간

2021년 9월 ~ 2021년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 화학공학과 20183400** 이** (팀장)

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 민** (팀원)

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 박** (팀원)

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 신** (팀원)

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 이** (팀원)

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ DFT(Density Functional Theory) 계산을 통해 원자 단위에서 루테늄 표면 변형에 따른 암모니아 합성의 활성 파악.

◇ 루테늄 표면에 인장 변형을 걸어 변형에 따른 경향성을 파악하고 암모니아 합성에 어떤 영향을 미치는지 다방면에서 분석.

◇ 인장 변형으로 인한 영향들이 발생하는 이유를 표면의 전자 구조면에서 d-band를 분석해 근본적인 이유 탐색

◇ MKM(Microkinetic Modeling)을 통해 표면 변형에 따른 암모니아 수득률의 변화를 계산하고 이유 분석

개발 과제의 배경

◇ 암모니아는 비료 생산에 중요한 역할을 담당해 인구 성장에 큰 기여를 했고 현재에도 암모니아의 거의 80%가 비료 산업에 사용돼 전 세계 식량 보급에도 막대한 영향을 미침. [Fig 1] 또한, 최근에는 높은 수소 함량, 에너지 밀도, 간편한 저장 및 운송으로 carbon free energy carrier로 주목받음.

파일:그림 1 World population growth (from Outworld in Data) [Fig 1] World population growth (from Outworld in Data)

개발 과제의 목표 및 내용

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ====개발 과제 요약====
-◇ DFT(Density Functional Theory) 계산을 통해 원자 단위에서 루테늄 표면 변형에 따른 암모니아 합성의 활성 파악.
+ ◇ DFT(Density Functional Theory) 계산을 통해 원자 단위에서 루테늄 표면 변형에 따른 암모니아 합성의 활성 파악.
-◇ 루테늄 표면에 인장 변형을 걸어 변형에 따른 경향성을 파악하고 암모니아 합성에 어떤 영향을 미치는지 다방면에서 분석.
+ ◇ 루테늄 표면에 인장 변형을 걸어 변형에 따른 경향성을 파악하고 암모니아 합성에 어떤 영향을 미치는지 다방면에서 분석.
-◇ 인장 변형으로 인한 영향들이 발생하는 이유를 표면의 전자 구조면에서 d-band를 분석해 근본적인 이유 탐색
+ ◇ 인장 변형으로 인한 영향들이 발생하는 이유를 표면의 전자 구조면에서 d-band를 분석해 근본적인 이유 탐색
-◇ MKM(Microkinetic Modeling)을 통해 표면 변형에 따른 암모니아 수득률의 변화를 계산하고 이유 분석
+ ◇ MKM(Microkinetic Modeling)을 통해 표면 변형에 따른 암모니아 수득률의 변화를 계산하고 이유 분석
-====개발 과제의 배경 및 효과====
+====개발 과제의 배경====
 ◇ 암모니아는 비료 생산에 중요한 역할을 담당해 인구 성장에 큰 기여를 했고 현재에도 암모니아의 거의 80%가 비료 산업에 사용돼 전 세계 식량 보급에도 막대한 영향을 미침. [Fig 1] 또한, 최근에는 높은 수소 함량, 에너지 밀도, 간편한 저장 및 운송으로 carbon free energy carrier로 주목받음.
 [[파일:그림 1 World population growth (from Outworld in Data)]]
 [Fig 1]  World population growth (from Outworld in Data)
-◇ 산업적으로 암모니아를 대량 생산하는 것은 주로 하버보슈 공정에 의해 주도됨. 하지만 하버보슈 공정에서 수소 기체 생산을 위해 세계 천연 가스의 3~5%를 소비하고, 고온ᐧ고압 조건을 유지하기 위해 세계 연간 에너지 소비량의 약 1.4%를 차지해 재생 불가능한 자원 소비와 온실 가스 생산이 발생하게 된다는 부작용이 존재함. [Fig 2]
 ====개발 과제의 목표 및 내용====
+내용
-◇ 촉매의 대표적 표면인 terrace와 step 표면에서의 인장 변형이 촉매의 활성에 어떤 영향을 미치는지 DFT를 이용해 분석.
+===관련 기술의 현황===
+====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====
+*전 세계적인 기술현황
+내용
+*특허조사 및 특허 전략 분석
+내용
+*기술 로드맵
+내용
-◇ 선행 논문들에서는 단순 인장 변형의 결과에 대해 나열했고 kinetic 분석이 부족한 경향을 보여 이를 보완하면서 연구 진행.
+====시장상황에 대한 분석====
+*경쟁제품 조사 비교
-◇ 인장 변형의 영향을 흡착 에너지, 활성 site, 활성화 에너지, TOF(Turnover Frequency) 면에서 다양하게 분석해 촉매의 열역학적, kinetic 특성을 파악.
-◇ 인장 변형의 원인을 촉매의 전자 구조에서 분석하기 위해, d-band center와 d-band width를 계산하여 d orbital로 인해 생성된 d band의 변화를 관찰.
-==완료작품의 평가방법==
-==관련 기술의 현황==
-===State of art===
 내용
-===특허조사===
+*마케팅 전략 제시
 내용
-===특허전략===
+===개발과제의 기대효과===
+====기술적 기대효과====
+내용
+====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====
 내용
-==개발과제의 기대효과==
+===기술개발 일정 및 추진체계===
-===기술적 기대효과===
+====개발 일정====
 내용
-===경제적 및 사회적 파급효과===
+====구성원 및 추진체계====
 내용
-==목표 달성을 위한 설계방법==
+==설계==
-===연구 범위===
+===설계사양===
+====제품의 요구사항====
 내용
-===연구 수행 방법===
+====설계 사양====
 내용
-===포스터===
+===개념설계안===
 내용
-==개발 과제 핵심 결과==
+===이론적 계산 및 시뮬레이션===
+내용
-===연구 내용===
+===상세설계 내용===
 내용
-===연구 결과===
+==결과 및 평가==
+===완료 작품의 소개===
+====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====
+내용
+====포스터====
 내용
-===산업체 애로사항 해결사항(X-Urban)===
+===관련사업비 내역서===
 내용
-==개발 과제 평가==
+===완료작품의 평가===
 내용
-==개발 과제 관련 향후 전망==
+===향후계획===
+내용
-===연구결과 활용방안===
+===특허 출원 내용===
-내용
-===추가 연구의 필요성 및 차년도 연구계획===
 내용
-==포스터==
-==참고 문헌==