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[IT뉴스]버려지는 흑연 부산물 이차전지 음극재로 재탄생…고순도 흑연 음극재 생산 기술 개발

온카뱅크관리자

2025-09-11 10:07:31

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="64tl30Q0sP">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="bad695d37312bf250a0313eadf5ce4c277f485fa5bf96c4bd0d7c34e61066b83" dmcf-pid="P8FS0pxpO6" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구진이 개발한 기술로 정제된 흑연" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/11/etimesi/20250911100541537xsxx.jpg" data-org-width="406" dmcf-mid="83wimstsEQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/11/etimesi/20250911100541537xsxx.jpg" width="658"></p>
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            연구진이 개발한 기술로 정제된 흑연
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          <p contents-hash="2b6f50be1607a21d3d66b71d8e7cd0f7a00048ac00297238476fe5d6fa745d40" dmcf-pid="Q63vpUMUE8" dmcf-ptype="general">버려지던 흑연 부산물을 활용해 고성능 이차전지 음극재로 재탄생시키는 기술이 개발됐다. 이차전지에 사용되는 흑연 수입 의존도를 대폭 낮출 수 있을 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="b0b82c48f64c0b2e04b6313e28e4735b01044786ccda60dde1be7b50934c0445" dmcf-pid="xMuYzqJqm4" dmcf-ptype="general">한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 한유진·박상훈 박사 연구진이 산업 공정에서 발생하는 흑연 부산물을 정제해 이차전지용 고순도 흑연 음극재로 활용하는 원천기술을 개발했다고 11일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="7448cea331781b94b05998b41fe5c623636e869aa94cfc2ce3975db22bcde149" dmcf-pid="yWcREDXDIf" dmcf-ptype="general">흑연 부산물로부터 고순도·고성능 음극재를 확보하려면 부산물 내부에 남은 금속 불순물을 완벽히 제거해야 한다. 그러나 현재까지 연구된 기술은 불순물 제거를 위해 강한 산처리와 2000℃ 이상 초고온 열처리 과정이 필요하다. 흑연 내부에 존재하는 불순물을 효과적으로 제거하는 연구도 부족해 재생된 흑연의 성능을 장담할 수 없다.</p>
          <p contents-hash="990ea57b0b457d1ca0ae84da6cf70b0c53507e6d1f27032169c93d8e8e28c95c" dmcf-pid="WYkeDwZwOV" dmcf-ptype="general">연구진은 초음파 처리를 통한 표면 불순물 제거, 내부 금속 불순물 제거, 표면 탄소 코팅을 통한 구조 복원의 3단계 공정을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="4885036f844be765a86817b4c90f374dc004f687cdbe176e57d79c1563ce22e5" dmcf-pid="YGEdwr5rs2" dmcf-ptype="general">초음파 반응기를 활용해 가벼운 불순물은 떠오르게, 무거운 흑연 입자는 가라앉게 함으로써 표면의 불순물을 제거한다. 이어 열 이동과 편석 현상을 활용해 흑연 내부에 남은 금속 불순물을 산화물로 전환시켜 쉽게 제거할 수 있도록 했다. 마지막 단계에서는 흑연 표면에 탄소 코팅을 적용해 구조적 안정성과 전기화학적 성능을 크게 향상했다.</p>
          <p contents-hash="5a153f9c11dae6ea4ed0aae396eaaf83b66a1635bce00db1612d90371480e4a1" dmcf-pid="GHDJrm1ms9" dmcf-ptype="general">이를 활용하면 기존 기술보다 낮은 온도에서도 불순물을 효과적으로 제거할 수 있어 경제성과 친환경성을 동시에 확보할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="52b78b0a3d7399233d8ebbfad84e0b6f6fa22e4d3d66eeebc77aa8b97ebaadfb" dmcf-pid="HXwimstsOK" dmcf-ptype="general">개발된 기술로 제조한 흑연 음극재는 최초 충·방전 효율이 92%에 달했으며, 용량은 1g당 362밀리암페어시(mAh/g)로 상용 흑연 음극재와 동등한 수준을 보였다. 또 200회 충·방전 후에도 초기 용량의 98%를 유지해, 상용 흑연 음극재에 버금가는 안정성을 확인했다.</p>
          <p contents-hash="d061f5bbd19bd14085a51219f96133a044a189a6f840849da4e427e9086bc710" dmcf-pid="XZrnsOFOOb" dmcf-ptype="general">경제성 분석에서도 상용 흑연 생산 대비 약 60%의 비용을 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 연구진은 후속 연구를 통해 열처리와 산처리가 필요 없는 공정을 개발 중이다.</p>
          <p contents-hash="db8318f1159e21632eee644f5f2db4bce25bb969b5059c6bc23d71961542a4a0" dmcf-pid="Z5mLOI3ImB" dmcf-ptype="general">한유진 박사는 “흑연은 그간 국산화 논의에서 소외돼 있던 소재지만 국가전략 광물로서 중요성이 갈수록 커지고 있다”라며 “이번 기술은 국내 산업 부산물을 활용해 고부가가치 음극재를 확보함으로써 흑연 수급 안정성을 강화하고 자립 기반을 마련하는 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="f76643ff62f401a0a49047b301845f8e9762e923ed2d7c04b5f2ae4b21414660" dmcf-pid="51soIC0Crq" dmcf-ptype="general">이번 연구는 화학공학 및 소재 분야 세계 최고 수준 학술지인 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF 13.2) 7월호에 게재다.</p>
          <p contents-hash="c1f8c680970e4c174354ffb235b550b78c998274a54e73954d787fdb04e54777" dmcf-pid="1tOgChphEz" dmcf-ptype="general">이인희 기자 leeih@etnews.com</p>
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        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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