KIST 그래핀 양자점 합성 성공
태양전지·LED 등 다방면 활용
"단순 재활용 넘는 업사이클링"
태양전지·LED 등 다방면 활용
"단순 재활용 넘는 업사이클링"
국내 연구진이 수명을 다한 탄소섬유를 고기능성 탄소 나노 소재로 재활용하는 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 전북분원 복합소재기술연구소 배수강·이성호 박사팀이 폴리아크릴로나이트릴(PAN) 탄소섬유를 이용해 탄소 나노 복합소재인 '그래핀 양자점'을 합성하는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
탄소 나노 구조체는 태양전지와 발광다이오드(LED), 광촉매, 센서 등 다양한 분야에서 활용할 수 있어 산업 현장과 학계에서 주목하고 있다. 특히 탄소 구조체 안에 이종 원소를 도입하면 광학적 특성과 촉매 특성을 높일 수 있다는 연구결과가 계속 나오고 있어 관심이 더 커지고 있다.
연구팀은 PAN 계열 고분자 섬유로 된 탄소섬유를 산성 용액에서 적정한 온도로 가열해 합성하는 방법으로 균일한 크기의 분포도를 가진 수 나노미터 크기의 그래핀 양자점을 합성했다. 그래핀 양자점은 탄소 원자 하나 두께에 수십 나노미터 이하의 직경을 가진 디스크 모양으로, 다양한 유기용매에 잘 분산될 뿐 아니라 낮은 독성, 생체 특이성, 형광 안정성 등의 다양한 장점이 있다.
이번에 개발한 공정은 다른 합성법에 비해 높은 결정성을 갖는 장점이 있고, 추가적인 후처리 공정 없이 이종 원소인 질소를 함유한 탄소 구조체를 합성할 수 있는 것이 특징이다. 특히 수명이 다한 PAN 탄소섬유와 복합소재를 사용할 수 있어 원료 물질에 대한 비용 부담이 없다. 연구팀은 현재 산업계에서 탄소섬유 복합소재를 재활용하거나 처리하는 방법에 대해 고민이 많은 상황에 단순 재활용 개념을 넘어 기존 물질보다 부가가치가 높은 물질로 전환하는 '업사이클' 기술을 제시한 데 의미가 있다고 설명했다.
이 연구결과는 에너지 재료 분야 국제 학술지 '나노에너지'에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
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