항공 우주에 쓰이는 탄소섬유 복합소재, 물만으로 재활용

가벼우면서 강도가 높아 항공우주, 자동차 등에 소재로 쓰이지만 자연분해가 되지 않아 폐기물 문제를 일으키는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 재활용하는 기술이 개발됐습니다.

한국과학기술연구원(KIST)은 RAMP융합연구단 정용채 단장 연구팀이 초임계 상태 물만으로 수십 분 내로 탄소섬유강화플라스틱 소재를 99% 이상 재활용하는 기술을 개발했다고 오늘(5일) 밝혔습니다.

탄소섬유강화플라스틱은 최근 사용량이 늘면서 폐기물 문제가 부각되고 있는데, 자연분해가 되지 않아 고온 소각방식으로 처리하면서 독성물질 배출 문제가 불거져 재활용 기술 개발이 필요한 상황이었습니다.

물은 온도나 압력을 매우 높여 특정 임계점을 넘기면 액체와 기체를 구분할 수 없는 '초임계' 상태가 되는데, 이 상태의 물은 극성, 확산성, 밀도가 높아 에폭시를 제거할 수 있어 탄소섬유강화플라스틱을 재활용할 수 있는 탄소섬유로 바꿀 수 있습니다.

연구팀은 별도 촉매제나 산화제 등을 쓰지 않고, 아미노산의 일종인 글라이신을 초임계 상태 물에 첨가해 탄소섬유강화플라스틱을 질소 원자가 달라붙은 탄소섬유로 업사이클링, 새활용하는 기술도 개발했습니다.

기존 재활용 CFRP 섬유는 성질이 불균질해 복합소재의 양을 늘리는 충진제 정도로 활용 방향이 제한됐지만, 새활용 섬유는 전기전도성이 높아 배터리 전극재로도 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

정 단장은 "전 세계적으로 탄소복합소재의 폐기물량이 증가하고 있는 상황에서 이를 친환경적으로 새활용하는 기술을 개발했다"며 "탄소 배출량을 줄이는 것은 물론 자원 선순환 구조까지 제시했다"고 강조했습니다.

이번 연구 결과는 지난 2월 16일 국제학술지 '카본'에 실렸습니다.

(사진=KIST 제공, 연합뉴스)