[더테크=조재호 기자] KIST가 첨단 복합 재료인 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 재활용하는 기술을 개발했다. 이전까지 자연분해가 어렵고 소각 시 독성물질을 배출해 환경오염을 초래하기에 재활용을 통한 선순환이 필요했던 분야다.

한국기술연구원(KIST)은 5일 RAMP융합연구단 전용채 단장 연구팀이 일정 수준 이상의 온도와 압력 조건에서 발현되는 초임계 상태의 물을 이용해 수십분 내에 CERP 소재를 99% 이상 재활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

초임계 상태의 물은 높은 극성과 확산성, 밀도를 지녀 CERP에 함침된 에폭시만을 선택적으로 제거함으로써 재활용된 탄소섬유를 얻을 수 있다. 연구팀은 별도의 촉매나 산화제, 유기용매 등을 사용하지 않고 물만을 이용해 고효율의 재활용 시스템을 완성했다.

아울러 글라이신(Glycine)을 초임계 상태의 물에 첨가하면 CERP를 질소 원자가 도핑된 재활용 탄소섬유로 업사이클링할 수 있다는 사실도 알아냈다. 업사이클링된 탄소섬유는 기존 재활용 탄소섬유보다 우수한 전기적 전도성을 가진다.

수십 분 내에 단일 재활용 공정만으로 CFRP의 재활용과 업사이클링을 동시에 처리해 재활용 섬유의 구조와 물성을 제어한 사례는 이번 연구성과가 처음이다.

지금까지 재활용된 CERP 섬유는 성질이 균일하지 않아 활용처가 복합소재 충진제에 그쳤다. 이와 비교해 연구팀이 만든 업사이클링 탄소섬유는 E-모빌리티 배터리의 전극재로 적용했을 때 코인셀 평가에서 흑연 대비 동등 혹은 그 이상의 성능을 나타냈다.

정용채 KIST 단장은 “전 세계적으로 탄소복합소재의 폐기물량이 증가하고 있는 상황에서 이를 친환경적으로 업사이클링하는 기술을 개발했다”며 “탄소배출량을 획기적으로 저감시키는 것은 물론 E-모빌리티의 배터리 전극재로 전환한느 자원 선순환 구조까지 제시한 의미있는 연구성과”라고 설명했다.

이번 연구결과는 국제학술지 카본(CARBON) 최신호에 게재됐다.