벌집 같은 육각형 격자 구조로 이뤄진 그래핀을 식품 폐기물이나 플라스틱 폐기물에서 생성하는 방법을 개발하고 있다. 라이스대학 연구팀은 실험실 재료를 기반으로 그래핀 분말을 생성하는 방법을 개발하고 있는 것. 과정은 빠르고 저렴하다. 쓰레기에서 그래핀을 만드는 플래시 그래핀으로 호칭하고 있다. 기존 그래핀 벌그 제조 방법 비용 몇 분의 1로 억제하는 게 가능하다는 것이다. 다시 말해 대량 석탄과 식품 폐기물, 플라스틱을 그래핀으로 변환할 수 있다.
연구팀은 전 세계에서 식품 30∼40%가 폐기되고 있다며 플라스틱 폐기물 역시 세계적으로 우려되며 혼합 플라스틱 폐기물이나 고무 타이어 등 고체 탄소 기반 물질을 그래핀으로 변환할 수 있다는 게 입증됐다는 말로 플래시 그래핀 기술 중요성을 강조했다.
플래시 그래핀 기술은 탄소 함유 재료를 화씨 3,000도 그러니까 섭씨 5,400도로 가열하고 불과 10밀리초 경과 만으로 그래핀을 생성할 수 있다는 것이다. 그래핀을 생성할 때 원료가 될 재료는 탄소를 포함한 것이라면 뭐든 가능하다. 연구팀에 따르면 재료 유력 후보는 식품 폐기물, 플라스틱 폐기물, 석유 코르스, 석탄, 목재, 바이오탄이라고 한다. 덧붙여 기존 그래핀 가격은 1톤당 6만 7,000∼20만 달러이기 때문에 플래시 그래핀 기술은 뛰어난 것이라고 강조하고 있다.
연구팀은 콘크리트 결합에 사용되는 시멘트에는 그래핀 분말이 0.1% 포함되어 있으며 플래시 그래핀으로 생성된 그래핀 분말을 사용하면 환경에 미치는 영향을 3분의 1까지 줄이는 게 가능하다고 한다.
더구나 그래핀으로 콘크리트를 강화해 건축에 사용되는 콘크리트를 줄일 수 있어 제조비용과 운송비용을 절감할 수 있다. 이산화탄소와 메탄 같은 온실가스가 갇혀 있으며 이 탄소를 그래핀으로 변환해 콘크리트에 포함시켜 콘크리트 제조에서 배출되는 이산화탄소량을 줄일 수 있다는 것이다. 이는 그래핀을 사용하는 양측에 혜택이 가는 환경 시나리오라는 것.
연구팀은 그래핀을 첨가해 시멘트 수화와 이후 강도 발현을 제어하는 보강재로도 기능한다면서 그래핀은 콘크리트에 사용하기에는 너무 비싸지만 그래핀 제조 공정이 콘크리트 비용 저하와 강도 향상으로 이어진다고 밝혔다.
또 플래시 그래핀 기술에선 분리ㅏ기 쉬운 층 위치가 어긋난 구조 그래핀이 생성된다는 부차 효과도 있다. 다른 공정에서 생성된 AB스택 그래핀은 박리가 곤란하다는 문제가 있지만 플래시 그래핀 기술로 생성된 난층 구조 그래핀은 층간 접착력이 훨씬 낮기 때문에 취급이 훨씬 간단할 것이다.
연구팀에 따르면 플래시 그래핀 기술 가열 프로세스에선 과다가 열이 발생하지 않고 에너지 대부분이 재료에 향한다고 한다. 따라서 가열 후 몇 초 뒤에 그래핀 생성 용기에 손을 넣을 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.