한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)이 수중 금속 이온을 회수하고, 회수 금속결정이 스스로 탈착돼 재활용 가능한 섬유형 금속 회수 소재를 개발했다.
KIST는 최재우 물자원순환연구단 박사팀이 이같은 성과를 이뤘다고 31일 밝혔다.
도금, 반도체, 자동차, 배터리, 신재생에너지 등 다양한 산업에서 발생하는 폐수 내 유가금속 회수 기술은 환경보호뿐 아니라 경제적인 측면에서도 중요하다.
우리나라에서는 주로 폐수에 화학물질을 첨가해 중금속 이온을 산화물 형태로 석출시키는 방식을 사용하는데, 이 과정에서 유해 화학물질이 유출되는 등 사고가 잇따라 보다 친환경적인 기술 개발이 필요한 상황이다.
연구팀은 섬유 형태 소재 표면에 특정 화학기능기(화학 반응을 담당하는 분자 내 특정 부분)를 고정하면 수중 금속이온이 결정화되는 현상을 활용했다.
또 형성된 결정을 떼어내는 기술을 도입해 반영구적으로 사용할 수 있는 흡착 소재를 개발했다.
구리 이온으로 실험했을 때 기존 흡착제 최대 흡착량은 약 1그램(g)당 1060밀리그램(㎎)에 불과하지만, 개발 소재를 활용하면 무한대에 가까운 흡착성능을 확보할 수 있다.
또 기존 고기능성 흡착제는 수 나노미터(㎚)에서 수십 마이크로미터(㎛) 지름의 작은 알갱이 형태로 돼 수중에서 활용하기 어렵지만, 연구팀이 개발한 금속 회수 소재는 섬유 형태여서 수중 제어가 쉽다. 실제 금속 회수 공정에 적용하기 용이하다.
최재우 박사는 “개발 소재는 아크릴 섬유를 기반으로 만들어지기 때문에 습식 방사 공정을 통한 대량생산이 가능할 뿐 아니라 폐의류를 활용하는 것도 가능하다”며 “폐수 재활용 기술을 통해 산업계의 수요가 높은 유가금속의 해외 의존도를 낮출 수 있을 것”이라고 기대했다.
과학기술정보통신부(장관 이종호)의 소재혁신 선도사업, 세종 과학 펠로우십과 KIST 기관고유사업으로 수행된 이번 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 파이버 머트리얼즈'에 10월 16일 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
