폐플라스틱 재활용해 만든 '탄소나노튜브', 산업계 멀티플레이어
효율성 높아져 배터리 용량·수명 향상
(내외방송=정지원 기자) 한 번 쓰고 버리는 일회용 마스크, 앞으로는 마스크 폐기물이 환경을 지키는 고부가가치 원료로 재탄생한다.
UNIST(울산과학기술원)는 "안광진 에너지화학공학과 교수 연구팀이 마스크 폐기물로부터 탄소나노튜브(고부가가치 탄소 소재)를 생산하고, 리튬이온 배터리의 양극 도전재(이차전지의 전자 이동을 촉진하는 물질)로 적용하는 공정을 개발했다"고 18일 밝혔다.
탄소나노튜브는 우수한 열·전기 전도성과 기계적 강도로 다양한 산업 분야에서 응용되고 있다.
또, 리튬이온 배터리의 양극 도전재로 많은 관심을 받고 있으며 카본블랙(미세한 탄소 분말) 소재보다 높은 면적과 전도성을 띤다.
도전재 효율이 높아져 사용량을 줄이면 활물질(전지가 방전할 때 화학적으로 반응해 전기에너지를 생산하는 물질)의 투입량을 늘려 배터리의 용량과 수명을 향상시킬 수 있다.
탄소나노뉴브를 합성하기 위해서는 마스크 재료인 폐플라스틱을 열분해해 메탄과 에틸렌, 프로필렌 등 탄화수소 가스를 생산해야 한다.
열분해와 고온에서 탄화수소를 분해하는 '화학기상증착' 기술을 순차적으로 활용하면 폐플라스틱을 재활용해 첨단 소재인 탄소나노튜브를 생산할 수 있는 것이다.
이번 연구에 참여한 서명원 서울시립대 교수는 "기존 탄소나노튜브 생산법과는 달리 마스크 등 고형(고체) 폐기물의 열분해로 생산된 가스들을 별도의 분리 공정 과정 없이 이용 가능한 것이 이번 연구의 차별점"이라고 말했다.
안 교수와 이경진 충남대학교 교수, 서명원 교수와 라호원 한국에너지기술연구원 박사 연구팀, 박영수 한국탄소산업진흥원 박사 연구팀과 임지선 한국화학연구원 박사, 강득주 (주)제이오 대표가 참여한 이번 연구는 산업통상자원부 등의 지원을 받아 수행됐다.
이외에도 국제학술지인 '그린 케미스트리(Grenn Chemistry)' 표지에 소개됐으며 최근 온라인 게재와 함께 특허출원 됐다(논문명: Upcycling of plastic waste into carbon nanotubes as efficient battery additives).
