처치 곤란 탄소섬유 복합소재, 물만으로 재활용한다

KIST 연구팀, 초임계 상태 물로 탄소섬유강화플라스틱 재활용 기술 개발

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폐 CFRP를 물로 새활용해 배터리 전극재로 활용하는 기술 개념도 [KIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

가벼우면서도 강도가 높아 항공우주, 자동차 등에 소재로 쓰이지만 자연분해가 되지 않아 폐기물 문제를 일으키는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 재활용하는 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 RAMP융합연구단 정용채 단장 연구팀이 초임계 상태 물만으로 수십 분 내로 CFRP 소재를 99% 이상 재활용하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

실상 CFRP는 최근 사용량이 늘면서 폐기물 문제가 더욱 부각되어 왔다. 자연분해가 되지 않아 고온 소각방식으로 처리하고 있어 독성물질의 배출 문제가 큰 난제로 제기되었고 재활용 기술 개발이 절실히 요구되는 상황이다.

물은 온도나 압력을 매우 높여 특정 임계점을 넘기면 액체와 기체를 구분할 수 없는 '초임계' 상태가 된다.

초임계 상태의 물은 극성, 확산성, 밀도가 높아 CFRP에 들어간 에폭시를 제거할 수 있어 CFRP를 재활용할 수 있는 탄소섬유로 바꿀 수 있다.

여기에 연구팀은 별도 촉매제나 산화제 등을 쓰지 않고, 아미노산의 일종인 글라이신만 초임계 상태 물에 첨가해 CFRP를 질소 원자가 달라붙은 탄소섬유로 새활용(업사이클링)하는 기술도 개발했다.

기존 재활용 CFRP 섬유는 성질이 불균질해 복합소재의 양을 늘리는 충진제 정도로 활용 방향이 제한됐지만, 새활용 섬유는 전기전도성이 높아 배터리 전극재로도 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

정 단장은 "전 세계적으로 탄소복합소재(CFRP)의 폐기물량이 증가하고 있는 상황에서 이를 친환경적으로 새활용하는 기술을 개발했다"며 "탄소 배출량을 줄이는 것은 물론 자원 선순환 구조까지 제시했다"고 강조했다.

연구 결과는 지난 2월 16일 국제학술지 '카본'에 실렸다.

믜디일보 류임현 기자 reew1@naver.com 류임현 기자의 기사 더보기

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