▲ 장희동 한국지질자원연구원 박사 <사진 제공=KIGAM>
[이뉴스투데이 김정우 기자] 한국지질자원연구원(KIGAM) 광물자원연구본부 희유자원활용연구실 장희동 박사 연구팀이 실리콘 슬러지(폐기물)로부터 차세대 리튬이차전지의 음극소재인 실리콘-그래핀 복합체를 제조하는 기술을 세계 최초로 개발했다.

김한수 한양대 교수와 미국 지아싱 후앙(Jiaxing Huang) 노스웨스턴대 교수와의 공동 연구를 통해 개발된 이번 기술은 ▲폐실리콘 슬러지를 물에 분산시킨 콜로이드 용액으로부터 ▲에어로졸 공정을 이용하여 실리콘 슬러지에 함유된 실리콘을 화학적인 처리 없이 단일 스텝(one-step)으로 분리회수 후 ▲그래핀과 바로 결합시켜 고효율 이차전지 음극 소재인 실리콘-그래핀 복합체를 제조하는 기술이다.

실리콘 슬러지는 반도체나 태양전지용 실리콘 웨이퍼(얇은 실리콘 판) 제조 공정에서 발생하며 주성분은 실리콘과 실리콘 카바이드다. 발생되는 연간 1만톤 이상이 대부분 폐기되고 있으며 실리콘 슬러지에는 순도 10N(99.99999999%) 이상의 초고순도 실리콘 나노입자들이 30%이상 함유 돼 있어 이를 분리 회수하는 방법이 최근 높은 관심을 받고 있다.

이번 연구결과는 국제 학술지 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’ 온라인 판에 30일(영국 현지시각)에 게재됐다.

이번 기술 개발을 지원한 폐금속유용자원재활용사업단의 조봉규 단장은 “그동안 방치됐던 폐기물을 창조적으로 재활용할 수 있는 중요한 계기를 마련했다”며 “환경문제 해결과 고부가 자원 확보를 동시에 달성한 ‘업사이클링(Up-cycling)’ 우수 성과로 동일한 슬러지가 발생되고 있는 해외에 기술을 수출할 가능성이 매우 높다”고 연구 성과 의의를 설명했다.

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