전기응집법을 이용한 미세플라스틱의 처리 및 플라스틱 폐기물을 전구체로 하는 탄소코팅 공정에 관한 연구

초록

산업기술이 고도화되고 발전됨에 따라 광범위한 산업분야에서 플라스틱 소재가 사용되고 있으며, 그 사용량은 매년 증가하고 있다. 이로 인해 연간 2억 톤 이상의 플라스틱 폐기물이 다양한 형태로 배출되고 있으며, 특히 해양으로 유입되는 플라스틱 폐기물은 해양 생태계를 위협하는 심각한 오염원으로서 작용하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 기존에 정립된 다양한 수처리 공정들에 미세플라스틱을 처리하는 단계가 도입되고 있으나 긴 공정 처리시간, 공정 결과로 생성되는 2차 오염물질 발생 등의 단점들이 극복해야 활 과제로 남아있다. 이에 본 연구에서는 철 전극의 전기용출을 통한 전기응집법을 이용하여 수중 미세플라스틱을 응집시키고 응집체에 부여된 자성을 이용하여 처리하는 공정을 연구하였다. 또한 처리공정으로부터 발생한 폐기물에 포함된 플라스틱을 탄소코팅 공정의 전구체로 응용하는 방법에 대하여 연구를 수행하였다. 본 실험에서는 철 전극의 용출을 통해 전기응집법으로 형성되는 응집체의 표면구조를 확인하고 전기응집 전해질의 농도, 피처리 플라스틱 크기 등의 변수가 전기응집 반응에 미치는 영향을 파악하였다. 또한, 처리된 응집체에 대하여 자석을 이용한 분리 공정을 제시하였으며, 처리공정의 결과로 얻어진 응집체를 아르곤 조건에서 열처리하여 탄소코팅 복합체를 제조할 수 있음을 확인하였다. 이후, 탄소코팅된 복합체는 흑연 소재와 혼합 후 리튬 이온전지용 음극활물질로 제조되었으며, 이에 따른 전기화학적 성능을 평가함으로써 수중 플라스틱의 처리부터 에너지 소재 제조까지 이르는 친환경 공정단계를 제시하였다.