환경데일리 - KEITI 개발 신기술, 국가연구개발 우수성과 선정되다

[환경데일리 김영민 기자]태양전지 및 반도체 모듈용 실리콘 웨이퍼 제조 공정상 초고순도 99.99999999%(10N) 실리콘 잉곳의 약 40%가 슬러지 형태로 대량 발생돼 재활용이 안되고 대부분 매립 처리되거나 값싼 시멘트 원료로 사용되고 있어 소중한 자원의 손실 및 환경오염 유발도 있었다.

국내 관련 기업들은 실리콘 슬러지의 순환 활용기술 개발은 반드시 필요한 것으로 이를 위해 세부 핵심기술인 실리콘 분말의 분리/회수 및 고부가가치화 기술개발이 요구돼왔다.

이를 위해 KEITI 한국환경산업기술원(원장 남광희)은 '폐실리콘으로부터 이차전지 소재를 제조하는 업싸이클링(Up-Cycling) 기술'이 과학기술정보통신부가 발표한 '2017년 국가연구개발 우수성과 100선'에 선정됐다고 밝혔다. 

이 기술은 세계 최초로 친환경 에어로졸 기술을 적용 미활용 자원인 실리콘 슬러지로부터 실리콘-그래핀(Si-GR) 복합체를 제조한 것으로 새로운 고용량 이차전지 음극소재에 활용된다.
 

실리콘-그래핀 복합체는 실리콘슬러지 현탁용액을 초음파 주사로 크고 무거운 실리콘 카바이드 입자와 작고 가벼운 실리콘 입자를 분리한 후 열처리에 의해 실리콘 입자에 그래핀이 감싸여진 채로 제조된다.
    
제조된 실리콘-그래핀 복합체를 상용 실리콘과 전기화학적 특성을 비교한 결과 실리콘-그래핀 복합체가 더 높은 충전용량, 안정적인 수명 특성, 향상된 전기화학적 성능을 보였다.  

이 기술은 환경문제 해결과 고부가 자원 확보를 동시에 달성한 업싸이클링 기술의 우수 성과이자, 수입에 의존하던 이차전지 음극재를 국산화하고 중국으로 기술 수출을 추진 중인 성공 사례이다. 
 
KEITI 환경산업기술원은 이번 기술의 핵심인 실리콘 분리회수와 실리콘-그래핀 복합체의 제조에 대한 7건의 국내외 특허출원 및 등록을 이미 확보하여 향후 관련분야의 시장을 주도할 전망이다.

환경산업기술원은 경기도 김포에 소재한 ㈜맥진정보통신의 공장 내 ㈜웅진에너지에서 제공한 실리콘으로부터 실리콘-그래핀 복합체를 제조하는 파일럿 규모 실험 장치를 설치하여 연간 30톤 생산을 위한 공정을 계획 중이다.
 

2023년까지 1500톤 규모의 플랜트를 구축할 경우, 연간 140억 원의 신규 매출에도 기여할 것으로 보인다.  

남광희 한국환경산업기술원 원장은 "이번 기술은 미활용 자원이었던 실리콘슬러지를 창조적으로 재활용할 수 있는 계기가 됐으며, 이 기술을 해외로 수출할 경우 우리나라는 환경선진국으로 한 걸음 더 나아갈 수 있을 것"이라고 밝혔다.

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