처치 곤란했던 황 폐기물로 그래핀 만든다

유남호 KIST박사, 제조공정 개발
국내 연구진이 환경오염을 유발하는 황 폐기물을 이용해 그래핀을 만드는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 탄소융합소재연구센터 유남호 박사팀은 마땅한 처리방법이 없는 황 폐기물을 이용, 황을 입힌 그래핀 제조공정을 개발했다고 밝혔다.

황 폐기물은 석유 정제과정에서 부산물로 생성돼 다양한 환경 문제를 유발하지만 처리 방법이 없어 대부분 중국에 수출하고 있다. 하지만 중국의 산업 고도화로 수출량 감소가 예상돼 대안이 필요한 상황이다.

그래핀은 흑연을 산화시킨 후 다시 환원시켜 만들 수 있다. 이때 환원을 돕는 환원제가 필요한데, KIST 연구진은 150도 이상에서 녹인 황이 효과적인 환원제 역할을 한다는 점에 착안했다. 황을 환원제로 사용해 별도의 환원제 없이 그래핀을 제조할 수 있었다. 산화된 흑연을 녹은 황에 넣어 황이 도핑된 환원 그래핀을 만들었다. 그래핀을 제조하고 남은 황은 재사용과 회수가 가능하다.

이렇게 만든 그래핀은 중금속 흡착 능력이 뛰어나고 유기용매에서 분산성이 우수하다. 수용액 내에서 수은 이온을 94% 이상 흡착해 제거할 수 있고 복합소재 제조 시 기존 소재보다 강도가 150% 이상 우수하다. 복합소재의 가스 차단성 또한 95% 이상 향상됐다.

황 폐기물로 만든 그래핀은 수은을 포함한 중금속 제거용 필터, 자동차·항공용 부품 소재, 전자기기 부품, 에너지 저장장치 등에 적용될 수 있다.

유남호 KIST 박사는 "황 고유의 특성을 이용해 새로운 그래핀 소재 제조방법을 제시했다는 데 의미가 있다"면서 "복합소재, 필터, 에너지 저장 등에 응용돼 파급효과가 클 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이 연구는 과학기술정보통신부 지원을 받아 KIST 주요사업과 한국연구재단 나노소재기술개발사업 및 우주핵심기술개발사업을 통해 수행됐다. 연구결과는 소재 분야 국제저널(Composites PartB:Engineering') 최신호에 게재됐다.

안경애기자 naturean@dt.co.kr