KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 유남호 탄소융합소재연구센터 박사팀이 황을 포함(도핑)한 그래핀을 제조하는 공정을 개발했다고 10일 밝혔다.

우리나라는 황폐기물을 처리할 방법이 없어 중국에 수출하고 있다. 하지만 중국의 산업 고도화로 수출량이 줄어들 것으로 예상됨에 따라 황을 활용할 수 있는 신소재 개발을 시도하고 있지만 가시적인 성과가 나오고 있지 않은 상황이다.

연구팀은 꿈의 소재라 불리는 그래핀 제조에 황 폐기물을 활용해보기로 했다. 그래핀은 흑연을 산화시킨 후 다시 환원시켜 제조하는데, 연구팀은 환원을 돕는 환원제로 황 폐기물을 주목했다.

연구진에 따르면 150도 이상의 온도에서 녹은 황은 효과적인 환원제 역할을 했다. 폐기돼야 할 황을 환원제로 사용해 별도의 환원제 없이 그래핀을 제조할 수 있었다. 연구팀에 따르면 산화된 흑연을 녹은 황에 넣어 황이 도핑된 환원 그래핀을 제조할 수 있었다. 그래핀을 제조하고 남은 황은 재사용이 가능하고, 다시 회수도 가능했다.

황 폐기물로 제조한 그래핀은 중금속을 흡착하는 능력과 유기용매 분산성도 뛰어났다. 수용액 내에서 수은 이온을 94% 이상 흡착해 제거할 수 있고 복합소재 제조 시 기존 소재보다 150% 이상 강도가 향상되었으며 복합소재의 가스 차단성 또한 95% 이상 향상됐다.

황 폐기물로 개발한 그래핀은 수은을 포함하는 중금속 제거용 필터, 자동차 및 항공용 부품 소재, 전자기기 부품 그리고 에너지 저장용 배터리 제품을 개발하는데 응용 가능할 것으로 기대된다.

유남호 박사는 "이번 연구결과는 황을 유용하게 활용할 수 있는 새로운 방법을 제시할 뿐만 아니라 황이 가지고 있는 고유한 특성을 이용해 고부가가치의 새로운 그래핀 소재를 제조하는 방법을 제시했다"며 "동시에 복합소재 및 필터 그리고 에너지 저장 관련 응용이 가능하고 파급효과가 큰 기술이 될 것으로 기대된다"고 말했다.