전기전자 폐기물에서 고순도 금 캐낸다

금 회수 섬유의 산업으로 적용 가능성 평가. (자료제공: KIST)

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 물자원순환연구단 최재우 박사팀이 섬유소재를 이용해 다양한 금속이 존재하는 전기‧전자 폐기물에서 고순도의 금을 선택적으로 회수할 수 있는 기술을 개발했다고 지난달 6일 밝혔다.

금속 회수용 흡착체는 높은 비표면적을 기반으로 흡착효율을 높이기 위해 입상 형태를 가지는 것이 일반적인데, 수중에서 제어하기 어렵기 때문에 회수율이 낮아 2차 환경오염까지도 일으킬 수 있다. 반면 섬유형태의 소재는 수중제어가 쉬우면서도 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 문제가 있었다.

KIST 연구팀은 폴리아크릴로니트릴(PANF) 섬유소재 표면에 알칼아민 분자를 화학적으로 고정시켜 분자 금 회수 성능과 구조적인 안정성을 동시에 높였다. 아민이 함유된 고분자섬유는 표면적이 획기적으로 넓어져 연구팀에서 기존에 개발했던 입상 형태의 금 흡착 소재 대비 폐기물에 포함된 금 이온(Au) 흡착 성능을 최대 2.5배까지 향상시킬 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. 특히 용액 내에 14종의 다른 금속이온이 공존하는 조건에서도 오직 금 이온만 99.9% 이상 높은 순도로 회수할 수 있다는 점이 주목할만하다. 게다가 10회 사용한 후에도 금 회수율을 91%까지 유지해 우수한 재사용성을 보였다.

KIST 최재우 박사는 “이번에 개발된 섬유형 흡착제는 효율적, 친환경적으로 금속 자원회수를 가능케함으로써 우라나라의 자원수입 의존도를 낮추고, 원재료 가격 상승 리스크에 대비할 수 있다”라고 기대했다. 제1저자인 KIST 정영균 박사는 “향후 연구의 범위를 확장해 금 외에도 다양한 타겟 금속을 선택적으로 회수하기 위한 연구를 계획하고 있다”고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 소재혁신선도사업과 KIST 대기환경복합대응연구사업으로 수행됐다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 게재됐다.