폐금속 자원을 재활용하는 '순환 자원' 분야가 부상하는 가운데 한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)이 섬유소재를 이용해 전기·전자 폐기물에서 고순도 금을 선택적으로 회수하는 기술을 개발했다.
최재우 물자원순환연구단 박사팀이 이룬 성과다.
금속 회수용 흡착체는 비표면적(단위질량당 표면적)을 높여 흡착효율을 높이기 위해 입상(알갱이) 형태가 일반적인데, 제작시 수중 제어가 어려워 회수율이 낮고 2차 환경오염까지 일으킬 수 있다.
반면 섬유형태 소재는 수중제어가 쉽고, 직조 과정을 거치면 다양한 형태로 만들 수 있다. 다만 두께가 얇고 강도가 낮아 지지체에 금 회수 기능을 도입할 경우 쉽게 끊어지는 문제가 있었다.
연구팀은 폴리아크릴로니트릴(PANF) 섬유소재 표면에 알칼아민 분자를 화학적으로 고정시켜 분자 금 회수 성능과 구조적인 안정성을 동시에 높였다.
아민이 함유된 고분자섬유는 표면적이 획기적으로 넓다. 연구팀이 기존 개발했던 입상 형태 금 흡착 소재 대비 폐기물의 금 이온 흡착 성능을 최대 2.5배 향상시킬 수 있다.
개발 섬유형 소재는 실제 CPU 침출 용액에서 99.9% 이상 금 회수 효율을 보였을 뿐 아니라, 대부분 폐액을 포함하는 pH 1~4 넓은 범위에서도 100%에 가까운 금 회수 효율을 달성했다
특히 용액 내 14종 금속이온이 공존하는 조건에서도 오직 금 이온만 99.9% 이상 높은 순도로 회수할 수 있었다. 10회 사용한 후에도 금 회수율을 91%까지 유지해 우수한 재사용성을 보였다.
최재우 박사는 “개발된 섬유형 흡착제는 효율적, 친환경적으로 금속 자원회수를 가능케 해 우라나라 자원수입 의존도를 낮추고, 원재료 가격 상승 리스크에 대비할 수 있다”고 말했다.
제1저자인 정영균 KIST 박사는 “향후 연구 범위를 확장해 금 외에도 다양한 타겟 금속을 선택적으로 회수하기 위한 연구를 계획하고 있다”고 밝혔다.
과학기술정보통신부 지원, 소재혁신선도사업과 KIST 대기환경복합대응연구사업으로 수행된 이번 연구 성과는 국제 학술지 캐미컬 엔지니어링 저널에 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
