전기응집법을 이용한 수중 미세플라스틱의 처리 및 처리 폐기물을 이용한 리튬 이온 전지 음극 소재의 합성

초록

전기응집법은 유연하고 사용하기 쉬우며 환경 친화적인 기술로, 폐수 내 오염 물질을 처리하기위한 차세대 공정으로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 전기응집을 통해 수중 미세플라스틱을 포집하고 이를 후처리하여 유용한 물질로 재사용 하는 친환경적인 공정을 연구하였다. 전기응집법을 거친 미세플라스틱 입자 표면에는 산화철이 흡착되어 있음을 확인하였으며, 자력을 이용하여 처리 폐기물을 쉽게 분리할 수 있음을 확인하였다. 이때, 처리 폐기물을 환경에 유해하지 않도록 광분해로 2차 처리할 수 있으나, 광분해 반응을 원활하게 일으키려면 폐기물 표면의 산화철을 제거해야 함을 밝혀내었다. 산처리를 통해 추출된 산화철은 전기도금을 통해서 배터리 등 에너지 장치에 응용될 수 있는 철-옥살산염 화합물을 생산하는 전구체로 재사용할 수 있다. 또한, 본 연구팀은 아르곤 분위기에서 산화철-미세플라스틱 응집체를 가열하면 산화철 코어-탄소 쉘 나노입자를 합성할 수 있음을 확인하였고, 이를 리튬 이온 배터리의 음극소재로 적용하였을 때 600 사이클 이후에도 0.5 A의 전류 밀도에서 1,123 mAh g-1의 용량을 나타내는 것을 확인하였다. 이 연구는 환경 처리 문제와 및 에너지 재료 개발 문제를 동시에 다루는 공정 기술을 제안함으로써, 에너지 환경 산업에서 지속 가능한 프로세스에 대한 통찰력을 제공한다.