미세먼지 원인 선박 그을음, 리튬이온전지 전극물질로 재활용

한국해양대 연구진 네이처 자매지에 논문 게재

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.

/연합뉴스