중국은 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 재활용 기술 개발을 통해 탄소섬유 폐기물의 고부가가치 재활용에 나서고 있다.
하얼빈공업대학교(Harbin Institute of Technology) 연구팀은 2026년 4월10일 탄소섬유 3초 고체 화염 업그레이드 회수 기술 개발에 성공했다고 발표했다.
연구팀이 개발한 기술은 CFRP 재활용 과정에서 기존 열분해 및 CR(Chemical Recycle)이 가진 처리 속도 저하, 높은 에너지 소비, 재활용 섬유의 성능 저하 문제를 해결하기 위해 개발됐으며 자전파 고온 합성(SHS: Self-propagating High-temperature Synthesis) 원리를 기반으로 한다.
연구팀은 마그네슘 분말을 고온 유도하는 반응 물질로, 탄산칼슘 분말을 반응 안정화를 돕는 보조 물질로 활용해 외부 가열 없이 약 3초 내 폐탄소섬유 복합재료를 고효율로 처리하는 공정을 구현했다.
반응 과정에서는 순간적으로 섭씨 800-1000도의 고온이 발생하며 마그네슘 원자는 전자 이동 효과를 통해 에폭시(Epoxy) 수지 내 비교적 결합력이 약한 C-O(Carbon–Oxygen) 결합을 약화한다. 이에 따라 C-O 결합이 전달되며 고분자 수지 구조가 붕괴되고 C-C(Carbon–Carbon 결합 재형성이 촉진돼 수지의 빠른 분해가 유도된다.
결과적으로 탄소섬유 표면에 그래핀이 접목돼 강도와 계면 접착성, 전도성이 향상된 그래핀 접목 탄소섬유(GCFs)와 전기적 및 열적 특성이 우수해 다양한 첨단소재에 활용 가능한 고순도 그래핀 분말이 동시에 생성된다.
연구 결과에 따르면 기존 열분해, CR 방식 대비 처리 속도가 월등히 높고 점화 에너지 소비는 0.009 kJ/g에 불과하며 에너지 소비는 약 60.0%, 이산화탄소(CO2) 배출은 약 75.0% 절감됐다.
또 회수된 탄소섬유 강도 유지율은 95.0% 이상이며 계면 강도와 기계적 성능 또한 추가로 향상돼 강화 효과는 기존 탄소섬유보다 우수한 것으로 평가된다.