Fe 변형 바이오 숯 이용 Cu(II) 흡착 및 상변화 물질 재활용
본 연구는 고성능 상변화 물질(PCM) 개발과 중금속 수질 오염 문제 해결을 위해 Cu(II) 폐수 처리와 열에너지 저장(TES) 성능 향상을 통합하는 친환경 전략을 제안한다. 폐 백송을 질산제이철로 중온 활성화하여 자성 회수 가능한 Fe 변형 바이오 숯(PFeC)을 제조하고, 이를 수중 Cu(II) 흡착제로 활용했다. 흡착된 Cu(II)는 고온 탄소열 환원을 통해 균일하게 분산된 Cu 상으로 전환되어 열전도도가 향상된 바이오 숯 골격(CuC)을 형성했다. 진공 함침법으로 CuC에 파라핀 왁스(PW)를 로딩하여 고열전도성 복합 PCM(CuC/PW)을 제조했다. FeC의 비표면적은 516.67 m²/g, Cu(II) 흡착 능력은 약 70 mg/g으로 나타났다. 열 성능 시험 결과, CuC/PW의 열전도도는 0.987 W/(m·K)로 기존 OC/PW 대비 101.02% 향상되었다. 또한, 이 복합체는 149.4 J/g의 잠열, 74.21%의 높은 캡슐화 효율, 100회 열 주기 동안 우수한 안정성을 보였다. CuC/PW는 자외선, 가시광선, 근적외선 스펙트럼 전반에 걸쳐 뛰어난 집광 능력도 입증했다. 본 연구는 Cu(II) 흡착 바이오 숯을 PW의 열전도성 지지체로 활용함으로써 수중 금속 포집과 PCM 제조 및 성능 향상을 통합했다. 이러한 포집-전환-재활용 경로는 바이오매스 폐기물과 회수된 금속 종으로부터 기능성 복합 상변화 물질을 제조하는 지속 가능한 접근법을 제공한다.