황폐기물 처리방법 찾았다

2019.08.27 17:20
한국화학연구원 연구진이 이번에 개발한 황 기반 소재 필름을 들여다보고 있다. 왼쪽부터 김용석 박사, 이지목 박사과정 학생연구원, 김동균 박사. 화학연구원 제공.
한국화학연구원 연구진이 이번에 개발한 황 기반 소재 필름을 들여다보고 있다. 왼쪽부터 김용석 박사, 이지목 박사과정 학생연구원, 김동균 박사. 화학연구원 제공.

원유 정제과정에서 나오는 대량의 황폐기물을 바탕으로 한 신소재가 개발됐다. 

 

한국화학연구원은 김용석 고기능고분자연구센터장과 김동균 선임연구원 연구팀이 황 기반의 다기능 고분자 신소재를 개발했다고 27일 밝혔다. 

 

전세계 연간 황 생산량 6800만t 가운데 5%에 달하는 약 340만t이 폐기물로 쌓이고 있지만 마땅한 처리 방법이 없다. 한국은 중국에 황폐기물을 수출하고 있지만 중국의 정유 산업 고도화로 수출량이 줄어들 것으로 예상돼 해결책이 필요한 시점이다. 

 

전세계 과학자들이 황폐기물 활용 해법으로 황을 기반으로 하는 신소재 개발에 나섰지만 물성이 떨어져 번번이 상용화 문턱을 넘지 못했다. 

 

화학연구원 연구진은 황에 파라-디아이오도벤젠을 첨가하는 방법으로 다기능성 황 기반 고분자 소재를 합성하는 데 성공했다. 황과 파라-디아이오도벤젠의 단위 분자를 고온에서 녹여 합성할 때(용융중합법) 실리콘 오일을 소량 첨가해 황 함량을 조절했다. 

 

이를 통해 연구진은 황 고분자의 신축성을 150~300%까지 조절하는 것은 물론 자외선을 이용한 자가 치유, 재가공 특성 등 다양한 기능을 가지도록 했다. 새로운 용융중합법으로 기존 황 기반 소재의 한계를 극복한 것이다. 

 

이번에 연구진이 새로 합성한 신소재는 신축성이 뛰어나고 스스로 원래 상태로 회복하는 자가 치유 특성이 있다. 적외선 투과도 가능해 웨어러블 전자소자나 적외선 카메라 렌즈 등에 으용할 수 있을 것으로 기대된다. 

 

특히 한번 사용한 황 고분자 소재를 버리지 않고 다시 쓸 수도 있다. 잘게 부서진 필름 형태의 소재를 고온에서 강한 압력으로 찍어내는 프레스 공정을 통해 원래 상태로 재활용할 수 있기 때문이다. 

 

김용석 화학연 고기능고분자연구센터장은 “향후 중국의 정유산업 고도화로 황 수입이 급감하면 국내에 대량의 황 폐기물이 축적될 가능성이 있다”며 “석유화학 부산물인 황을 활용한 고부가가치 화학 소재 개발이 시급하다”고 말했다. 이번 연구결과는 고분자 분야 국제학술지 ‘ACS 매크로 래터스’ 8월호 표지논문으로 게재됐다. 

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