[투데이에너지 최인영 기자] 국내 연구진이 전기·전자 폐기물에서 고순도 금을 선택적으로 회수할 수 있는 기술을 개발했다. 금속자원 수입 의존도를 낮추는 데 기여할 것으로 예상된다.
한국과학기술연구원(KIST)은 물자원순환연구단 최재우 박사팀이 섬유소재를 이용해 다양한 금속이 존재하는 전기·전자 폐기물에서 고순도의 금을 선택적으로 회수할 수 있는 섬유형 금속 회수 소재를 개발하는 데 성공했다고 5일 밝혔다.
금속 회수용 흡착제는 높은 비표면적을 기반으로 흡착효율을 높이기 위해 입상 형태를 가지는 것이 일반적인데 수중에서 제어하기 어렵기 때문에 회수율이 낮을 뿐아니라 2차 환경오염까지 유발할 수 있다. 반면 섬유형태 소재는 수중제어가 쉬우면서 직조 과정을 거치면 다양한 형태로 만들 수 있어 산업 적용 가능성이 높다. 다만 두께가 얇고 강도가 낮아 지지체에 금 회수 기능을 도입할 경우 쉽게 끊어지는 문제를 갖고 있다.
KIST연구팀은 폴리아크릴로니트릴(PANF) 섬유소재 표면에 알칼아민 분자를 화학적으로 고정시켜 분자 금 회수 성능과 구조적 안정성을 동시에 높였다고 밝혔다. 아민이 함유된 고분자섬유는 표면적이 획기적으로 넓어져 연구팀이 기존에 개발하던 입상 형태의 금 흡착 소재 대비 폐기물에 포함된 금 이온(Au) 흡착 성능을 576 mg/g에서 1,462mg/g으로 최대 2.5배까지 높일 수 있다.
개발된 섬유형 소재는 실제 CPU를 침출해 얻은 용액에서 99.9% 이상의 금 회수 효율을 보였을 뿐 아니라 대부분의 폐액을 포함하는 PH 1~4의 넓은 범위에서도 100%에 가까운 금 회수 효율을 달성했다.
연구팀은 용액 내에 14종의 다른 금속이온이 공존하는 조건에서도 오직 금 이온만 99.9% 이상 높은 순도로 회수할 수 있어 주목할 만하다고 설명했다. 게다가 10회 사용 후에도 금 회수율을 91%까지 유지해 우수한 재사용성을 보였다고 덧붙였다.
최재우 KIST 박사는 “이번에 개발한 섬유형 흡착제는 효율적이면서 친환경적으로 금속 자원회수를 가능케 함으로써 우리나라의 자원수입 의존도를 낮추고 원재료 가격 상승 리스크에 대비할 수 있다”고 밝혔다.
제1저자인 정영균 KIST 박사는 “향후 연구 범위를 확장해 금 외에도 다양한 타겟 금속을 선택적으로 회수하기 위한 연구를 계획하고 있다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 소재혁신선도사업과 KIST 대기환경복합대응연구사업으로 수행됐으며 연구 성과는 국제 학술지에 게재됐다.
한편 우리나라는 금속자원 대부분을 수입에 의존하고 있다. 최근에는 자원 고갈과 원자재 가격 상승으로 인해 폐금속 자원을 재활용하는 순환자원이 부상하고 있다. 세계 순환 경제 시장 규모는 2022년 약 3,380억달러에서 2026년 약 7,120억달러 규모로 2배 이상 성장할 것으로 예측하고 있다.