이온, 부유고형물 공존 조건에서도 뛰어난 금 회수 성능
회수공정 비용/시간 대폭 감소 및 소재 대량생산, 반복 재활용 가능

금속자원의 99.3%를 수입에 의존하는 우리나라의 1인당 금속자원 소비량은 OECD 최고 수준이며 신재생에너지, 헬스케어, 반도체 등 다양한 산업에서 귀금속에 대한 소비량은 점점 증가하고 있다.

귀금속 중에서도 특히 금(金)은 전기, 전자산업 분야에서 배터리, 전기자동차, 신재생에너지 등 다양한 수요가 있으나 한정된 양과 높은 가격으로 인해 해당 산업에서 항상 큰 변수로 작용하고 있다.

전 세계적으로 폐기물에서 귀금속을 추출하는 ‘도시광산’에 대한 연구가 활발히 진행되는 것도 이러한 이유이다.

하지만 폐자원을 활용하여 고순도의 금을 추출하는 기술의 대다수는 다량의 화학물질과 고온의 에너지를 필요로 하고 있어 환경규제 및 효율 문제를 안고 있다.

국내 연구진이 폐기물로부터 귀금속 회수율을 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진) 물자원순환연구단 최재우, 정경원 박사 연구팀은 다층으로 이루어진 내부 구조를 고분자 껍질이 감싸고 있는 캡슐형 소재를 개발해 세계 최고 수준인 99.9% 회수효율의 금 회수 공정을 개발했다고 밝혔다.

개발한 소재는 금 이온을 캡슐 내부에 가두어 회수하기 때문에 기존 흡착소재들과 비교해 회수 효율이 높다는 장점과 함께 고분자 껍질이 금 이온을 통과시키지만, 금과 함께 존재하는 부유 고형물질은 통과시키지 않아 내부구조가 막히는 현상을 방지할 수 있다는 장점도 갖고 있다.

다층으로 이루어진 내부구조에는 금 이온에만 반응하는 기능기를 도입해 14종의 이온 및 3종의 부유 고형물질이 공존하는 조건에서도 고분자 껍질을 통과한 금을 안정적으로 회수할 수 있었다.

캡슐형 소재는 용매교환법을 기반으로 연속공정을 통해 생산가능하며 해당 소재를 10회 재생하여 재이용한 결과에 있어서도 99.9% 이상의 회수 성능을 유지함으로써 효율성과 안정성을 함께 입증했다.

KIST 최재우, 정경원 박사는 “본 연구를 통해 개발된 소재는 기존 귀금속 회수를 위해 개발된 물질들이 갖고 있는 문제점을 해결함과 동시에 합성에 대한 용이성과 현장 적용성 높은 큰 입경 특성을 기반으로 관련 산업공정에 즉각적으로 적용 가능한 형태라는 큰 장점이 있다”며, “본 연구를 통하여 회수 소재의 화학적인 특성 뿐 아니라, 소재의 형태도 수중 금속자원을 회수하는 데 매우 중요한 역할을 할 수 있었다”고 밝혔다.

제1저자인 KIST 정영균 박사는 “이번 연구 결과는 자동차, 석유화학 등 다양한 산업에서 발생되는 폐기물과 귀금속 스크랩으로부터 금속자원을 선택적으로 회수 및 정제 가능한 국내 최초 친환경 공정 개발의 기반이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.