폐섬유 이용해 전극 탄소 직물 제작

■ 폐섬유 이용해 전극 탄소 직물 제작

 

● KIST 연구원, "유연 전자 소재에도 응용 가능할 것"

 

국내 연구진이 방염 소재 등으로 널리 사용되는 폐섬유를 재활용해서 리튬 이온 전지나 유연한 전자 소재 등의 전극으로 사용할 수 있는 탄소 직물을 만들었다. 한국과학기술연구원(KIST)은 기능성 복합소재 연구센터 손동익 선임 연구원이 전북대 김학용 교수 연구진과 함께 손상된 폐섬유를 이용해 세탁이 가능하면서도 물리. 화학적으로 안정한 탄소 직물 소재를 제작했다고 2019년 11월 19일 밝혔다.

 

공동 연구팀은 이 연구에서 불에 잘 타지 않는 성질이 있어 방염 소재 등으로 사용되는 산화 폴리아크릴로니트릴(Oxi-PAN) 폐섬유를 재활용하는 방안을 모색했다. 연구팀은 Oxi-PAN 폐직물에서 얻은 4~5cm 길이의 폐섬유를 긴 실 형태로 만들고, 방적 공정을 통해 천으로 제작했다. 또한 이 천을 최고 1천 500℃에서 처리해 탄소로만 이루어진 탄소 직물을 만들었다. 이 탄소 직물로 의류와 장갑 등을 만들어 내구성을 테스트한 결과, 1만번 이상 접거나 구겨도 형태와 전기 전도도가 유지됐으며 세탁도 가능했다.

 

연구팀은 또한 탄소 직물을 리튬 이온 전지 소재로 쓸 수 있다는 사실도 실험으로 확인했다. 이 탄소 직물을 리튬 이온 전지의 양극재 집전체로 사용한 결과, 수차례 충전과 방전을 거듭해도 성능이 떨어지지 않았다. 또 이 탄소 직물 집전체는 1천 200번 이상 굽혔다가 펴도 성능이 90% 이상 유지됐다.

 

KIST는 "연구팀이 만든 탄소 직물 소재는 버리는 섬유를 활용했고, 기존 제조 기술을 적용했기 때문에 저렴하게 만들 수 있는 데다 상용화될 가능성이 매우 크다"고 전망했다. 손동익 연구원은 "구기고 비틀어도 원상 복원이 가능한 저가의 전극 소재용 탄소 직물을 개발했다. 이 직물은 에너지 저장 소재에 응용할 수 있고, 유연한 전자 소재와 환경 소재 등 다양한 곳에 응용할 수 있을 것으로 생각한다"고 말했다. 이 연구 결과는 국제 학술지 '복합 재료 파트B : 엔지니어링' 온라인 2019년 10월 11일에 실렸다.