선박 그을음 전극물질로 재활용…미세먼지 발생 줄인다
한국해양대 연구진 네이처 자매지에 논문 게재
(부산=연합뉴스) 이영희 기자 = 국내 연구진이 선박에서 배출하는 미세먼지 발생물질인 그을음을 에너지 재료로 재활용하는 방법을 개발했다.
한국해양대학교는 10일 해사대학 최재혁·이원주·강준 교수가 융합연구로 선박에서 나오는 그을음 속 탄소를 리튬이온 전지 전극 물질로 재활용하는 방법을 담은 논문을 최근 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific reports)에 게재했다고 10일 밝혔다.
선박에서 발생하는 그을음은 20피트짜리 컨테이너 5천300개를 싣는 선박(6만t급) 기준으로 연간 약 1t에 이른다.
대부분 해운회사는 그을음을 모아 폐기물업체에 돈을 주고 처리한다.
폐기물업체는 열분해 등 방법으로 처리하지만, 미세먼지 등을 발생시키는 큰 요인이 되기도 한다.
이번 연구 결과는 골칫거리인 폐기물을 재활용함으로써 에너지 절감과 환경보호에 도움을 주는 방안으로 주목받을 것으로 보인다.
휴대전화, 전기차 등 일상생활에서 많이 사용되는 리튬이온 전지 전극 물질은 흑연이다.
흑연은 천연흑연과 인조흑연으로 나뉜다.
인조흑연은 충전재와 결합재를 혼합해 성형과 탄화 과정을 거친 뒤 2천500도 이상 고온에서 인공적으로 결정을 발달시킨 것으로 천연흑연보다 순도가 높으나 가격이 비싼 게 흠이다.
최 교수 등은 인조흑연의 단점을 보완하고자 선박에서 발생하는 그을음(soot)으로 인조흑연 제조를 시도했다.
흑연화 과정을 거친 그을음은 공 모양 탄소 구조체인 카본 나노 어니언(carbon nano onion) 형태로 구조가 발달한다.
최 교수 등은 이를 시험한 결과 방전용량이 약 270mAg/g으로 나타나 리튬이온 전지 전극 물질로 사용 가능한 것을 확인했다.
그을음이 전극 물질뿐만 아니라 도전재(導電材)로도 활용할 수 있음을 확인하고 지적 재산권을 확보한 상태라고 밝혔다.
인조흑연을 만들려면 원료비에다 탄화 및 흑연화 공정 등에 비용이 들지만, 그을음은 원료비가 전혀 들지 않는 데다 이미 탄화된 상태로 흑연화 과정만 거치면 돼 가격경쟁력이 높다.
최 교수 등은 SM그룹 선박관리회사인 KLCSM과 협약을 맺고 선박에서 발생한 그을음을 공급받아 연구를 진행했다. 논문 게재 후에는 배터리 생산업체인 SM벡셀의 협조로 리튬이온 배터리 음극재 물질로 활용 가능하다는 것을 재확인했다.
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