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폐 알칼리전지를 재활용한 Mn-Zn 페라이트의 합성

전문가 제언: ○ 자성재료 중에서 소프트 페라이트(soft ferrite)는 화학 성분에 따라서 Ni-Zn계, Mn-Zn계로 나눈다. Ni-Zn계 페라이트는 주로 전자회로 부품인 인덕터, 고주파 필터, 등의 코어재료이다. 또 Mn-Zn계 페라이트는 전원 디바이스의 트랜스포머나 저주파 필터용 재료로 사용된다. 이와 같은 벌크형 자성재료는 대부분 고상합성법에 의해서 제조된다. 공침법, 졸겔법, 등의 습식법은 조성제어가 어렵고, 제조과정에서 다량의 폐수가 발생할 우려가 있으며, 무엇보다 제조비용이 높은 문제가 있다.

○ 본 문헌은 폐 알칼리전지의 전극재료를 이용하여 Mn0.6Zn0.4Fe2O4 조성을 가진 페라이트를 합성한 것이다. 이때 습식합성법인 졸겔법을 이용하여 겔 상태의 시료를 만든 후 연소시켰다. 또 연소 후의 시료인 Mn-Zn 페라이트 전구체를 마이크로파를 이용하여 열분해 시켜서 최종적으로 Mn-Zn 페라이트를 합성했다. 저자는 이 공정을 졸겔 자동연소법과 마이크로파 분해법을 결합한 새로운 공정이라고 불렀다.

○ 세계 각국은 전자기기의 보급이 확대됨에 따라 전지 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상하고 있다. 이에 따라 유럽연합을 시작으로 선진국은 이미 모든 폐전지를 재활용하도록 법제화했다. 우리나라에서도 2003년도부터 자원 절약과 재활용 촉진에 관한 법률을 만들었다. 그리고 수은전지, 산화은전지, 니켈-카드뮴전지 등의 1차 전지부터 생산자책임 활용제도(EPR)를 시행하고, 2차 전지로 확대하고 있다.

○ 한편 전지 생산자들은 한국 전지재활용협회(KBRA)를 구성하여 국내에서 폐기되는 전지에 대한 효율적인 수집과 재활용할 방안을 수립하고 있다. 또 한국 지질자원연구원이나 일부 대학에서 폐전지를 활용하여 경제성 있는 금속물질을 회수하는 방안을 연구하고 있다.

○ 그러나 폐전지를 효과적으로 재활용하려면, ① 충분한 양의 폐전지의 확보, ② 폐전지 성분의 함량이 높고, 경제적 가치가 있어야 하며, ③ 에너지 소비, 가스 배출량, 잔사가 적은 재처리 공정의 개발, ④ 회수되는 물질의 시장성을 고려해야 한다, 등의 난제를 해결할 수 있어야 한다.

저자: Li Yang, Guoxi Xi, Jinjin Liu
자료유형: 니즈학술정보