불산 없이 99.99%이상 고순도 흑연 제조 기술 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 이차전지의 핵심 음극소재로 널리 사용되고 있는 흑연을 불산을 사용하지 않고도 고순도로 제조할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국지질자원연구원(KIGAM, 원장 김복철) 광물자원연구본부 자원활용연구센터 장희동 박사 연구팀은 순도 99.99% 이상의 고순도 흑연을 친환경적으로 제조할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 새로운 습식 제련법을 적용해 고순도 흑연의 정제 과정에서 투입되는 시약의 양, 반응온도 및 반응시간 등을 최적의 조건으로 유지, 순도 99.99% 이상의 흑연을 제조했다. 연구팀은 이 기술이 기존의 불산을 이용한 흑연 정제법과 비교할 때 70%의 비용 절감효과도 있는 것으로 확인됐다고 밝혔다.

연구팀은 이번 기술 개발이 그동안 고순도 흑연 제조 기술의 난제였던 ‘친환경성’과 ‘경제성’을 동시에 확보해 산업적 활용도가 높을 것으로 기대했다.

고순도 흑연 제조를 위한 방법으로는 크게 습식 제련법과 건식 제련법이 있다. 습식 제련법은, 불산과 같은 유독 물질을 사용하거나 다량의 폐수가 발생해 경제적, 환경적으로 바람직하지 않다. 또한, 건식 제련법의 경우 염소가스와 같은 유독가스가 사용되거나 고온(2700 ℃)이 요구돼 유독물질 사용에 대한 위험성과 에너지 비용이 높다.

불산(HF)을 사용하는 고순도 흑연 생산 정제법은 공정이 비교적 간결해 유독물질 사용과 환경오염 등의 문제가 있음에도 불구하고 상업적인 고순도 흑연 생산을 위해 가장 보편적인 방법으로 사용되고 있다. 하지만 최근 중국을 비롯한 여러 국가에서 불산 정제법을 사용하는 공정의 사용을 제한해 이차전지 음극재용 고순도 천연 흑연의 공급이 어려운 상황이 발생하고 있다.

장희동 박사팀에서는 불산을 사용하지 않는 새로운 습식 제련법으로 순도 99.99% 이상의 고순도 흑연을 제조하는 친환경 기술을 세계 최초로 개발하고 국내 및 중국 특허를 확보했다.

연구팀이 개발한 방법은 염산 침출, 킬레이트 침출, 저온소다배소 공정으로 구성된 습식 제련법이다. 각 공정에서 투입되는 시약의 양, 반응온도 및 반응시간 등을 최소로 유지하는 최적 조건을 도출해 순도 99.99% 이상의 흑연을 제조하는 데 성공했다. 기존의 불산 정제법에 비해 소모되는 비용이 70% 수준으로 경제성도 우수하다.

기술 개발을 주도한 장희동 박사는 “기존 99.9% 순도보다 더 높은 99.99% 이상의 최고 순도 흑연을 친환경적으로 정제할 수 있는 기술”이라며 "기업으로 기술이전해 기술효용성을 높이겠다”고 밝혔다.

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