KIST 유남호 박사팀 주도…‘황’ 도핑 그래핀, 중금속 흡착 가능하고 복합소재 강도, 가스차단성 향상
국내 연구진이 황이 가진 고유 특성을 이용해 고부가가치의 그래핀을 제조하는 방법을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 탄소융합소재연구센터 유남호 박사팀은 ‘황’을 도핑한 그래핀을 제조하는 공정을 개발했다고 10일 밝혔다.
석유 정제과정에서 부산물로 대량의 황 폐기물이 생성된다. 국내에선 환경오염을 유발하는 황 폐기물 대부분을 마땅히 처리할 방법이 없어 중국에 수출하고 있다. 하지만 중국의 산업 고도화로 인해 수출량이 줄어들 것으로 예측됨에 따라 황을 활용할 수 있는 다양한 신소재 개발을 시도하고 있다.
꿈의 신소재라 불리는 그래핀은 흑연을 산화시킨 후 다시 환원시켜 제조할 수 있다. 이때 환원을 돕는 환원제가 필요하다.
KIST 연구진은 150도 이상의 온도에서 녹은 황이 효과적인 환원제 역할을 할 수 있다는 점을 이용했다.
연구진에 따르면 황을 환원제로 사용함으로써 별도의 환원제 없이 그래핀을 제조할 수 있었다. 또 그래핀을 제조하고 남은 황은 재사용이 가능하고 다시 회수할 수 있다.
이렇게 만든 그래핀은 중금속을 흡착하는 능력이 뛰어나고 유기용매에서 분산성이 뛰어났다. 수용액 내에서 수은 이온을 94% 이상 흡착·제거할 수 있고, 복합소재 제조 시 기존 소재보다 150% 이상 강도가 향상됐다. 복합소재의 가스 차단성 또한 95% 이상 향상됐다.
황으로 개발한 그래핀은 수은을 포함한 중금속 제거용 필터, 자동차 및 항공용 부품 소재, 전자기기 부품, 에너지 저장용 배터리 제품을 개발하는 데 응용 가능하다.
KIST 유남호 박사는 “이번 연구는 환경오염을 유발하는 황 폐기물을 유용하게 이용할 수 있는 새로운 방법을 제시했다는 측면에서 의미가 있다”고 말했다.
