칭화대, 폐풍력 블레이드를 0.5초 만에 그래핀으로

연구팀은 블레이드를 가루로 만든 뒤 카본블랙과 섞어 전도성을 높입니다. 이어 초고속 줄 가열로 약 2,000도까지 0.5초 만에 올립니다. 유리섬유의 실리카는 탄화규소로, 수지의 탄소 화합물은 그래핀으로 바뀝니다. 두 소재를 미리 분리하거나 용매, 촉매를 쓸 필요가 없다고 합니다.

새 수지에 첨가한 결과

회수한 소재를 새 에폭시 수지에 0.3중량% 넣자 인장 강성이 27%, 굽힘 강성이 9% 높아졌습니다. 0.1%에서는 열확산율이 41% 개선됐습니다. 연구팀은 더 튼튼하고 오래가는 블레이드와 결빙 방지 효과를 기대합니다. 다만 완제품 블레이드는 아직 제작되지 않았고, 결과는 실험실 수지 시험에서 나왔습니다.

연구팀 계산으로는 폐기물 1톤당 약 80달러의 이익이 날 수 있습니다. 열분해는 약 460달러, 일부 화학 처리는 약 1,800달러 손실로 추산됩니다. 배출량은 열분해보다 83%, 화학 용해보다 92% 적습니다. 다만 분쇄와 설비 등 비용은 빠져 있습니다.

관건은 규모

실험 대부분은 0.3g 규모였고, 배치는 10g까지 늘렸습니다. 200g 처리용 반응기도 설계했지만 검증은 남아 있습니다. 터빈 한 기의 블레이드는 수십 톤에 이를 수 있어 Deng 교수는 100톤 규모 시범 시설을 목표로 합니다.

줄 가열 분야의 선구자인 라이스대 James Tour 교수는 재활용이 어려운 폐기물을 가치 있는 소재로 바꿀 수 있음을 보여 준다고 평가하면서도 산업적 효과는 더 확인해야 한다고 말했습니다. 실제 에너지 소비와 신소재의 내구성 검증도 필요합니다.