쓰고 버린 마스크 폐기물 재활용해 이차전지 성능 높인다

UNIST, 폐플라스틱으로 '탄소나노튜브' 생산

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 코로나19 등으로 쓰고 버렸던 마스크 폐기물을 첨단 물질로 가공해 배터리 성능을 높일 수 있는 기술을 선보였다. 이를 통해 폐플라스틱 재활용으로 환경을 보호하고, 첨단 산업에 사용할 수 있는 핵심 기술로 활용할 가능성을 제시했다.

안광진 UNIST 교수.(사진=UNIST)

울산과학기술원(UNIST)은 안광진 에너지화학공학과 교수팀이 마스크 폐기물로부터 탄소나노튜브를 생산하고, 리튬이온 배터리의 양극 도전재로 적용하는 공정을 개발했다.

열분해는 화학 재활용 방식 중 하나이다. 폐플라스틱으로부터 열분해유와 탄화수소 가스를 생산한다. 이 과정에서 생성된 메탄, 에틸렌, 프로필렌 등의 탄화수소 가스는 고부가가치 탄소 소재인 탄소나노튜브 합성을 위한 원료로 쓸 수 있다. 탄소나노튜브는 우수한 열·전기 전도성과 기계적 강도로 다양한 산업 분야에 응용된다.

탄소나노튜브는 특히 리튬이온 배터리의 양극 도전재로 많은 관심을 받고 있다. 도전재는 배터리 용량을 결정하는 활물질 사이에서 전자의 이동을 촉진시키는 물질이다. 탄소나노튜브를 도전재로 쓰면 기존 카본블랙 소재보다 높은 표면적, 전도성을 갖게 할 수 있다. 도전재 사용량을 줄이면서 활물질 투입량을 늘려 배터리 용량과 수명을 늘릴 수 있는 셈이다.

안광진 교수는 “해당 공정에 대한 규모 확장, 산업적 구현 가능성을 파악하기 위해 경제성·환경성 평가를 할 계획”이라고 했다.

연구결과는 영국왕립화학회가 발간하는 화학·환경 분야 국제 학술지인 ‘그린 케미스트리(Green Chemistry)’에 지난 달 11일자 온라인으로 게재됐다.

마스크 폐기물로부터 탄소나노튜브를 생산하고 리튬이온 배터리의 도전재로 적용하는 연구의 전반적인 흐름을 나타내는 도식도.(자료=UNIST)

강민구 (science1@edaily.co.kr)