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[도시광산] 폐가전에서 금만 뽑아낸다
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[도시광산] 폐가전에서 금만 뽑아낸다
  • 김민철 기자
  • 승인 2022.04.15 09:37
  • 댓글 0
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폐스마트폰·폐가전제품에서 회수한 금속으로 메달 제작.. 대표적인 도시광산 사례
KIST, 스마트폰 폐기물 용액에서 금이온만 뽑아내는 기술 선보여
금속자원의 선택적 회수가 가능한 친환경 공정의 계기로 평가

지난 2020년 도쿄 올림픽에서 시상된 메달은 폐스마트폰과 폐가전제품에서 회수한 금속으로 제작한 것으로 화제가 됐었다. 친환경 올림픽의 일환으로 진행한 프로젝트에서 기부와 회수를 통해 준비해야 할 메달 5000여 개를 모두 제작할 수 있었다.

당시 일본 우체국에 설치된 휴대폰 회수함 /사진=일본경제신문 갈무리
당시 일본 우체국에 설치된 휴대폰 회수함 /일본경제신문 갈무리

광물을 캐는 전통적인 광산과 달리 이렇게 사용하고 버린 폐가전제품에서 자원을 얻는 형태를 '도시광산(urban mining)'이라고 일컫는다. 태워서 사용하면 사라지는 자원과 달리 금속은 형질이 남아있어 추출 후 재 사용이 가능한 데서 착안한 것으로 1980년 일본 도호쿠대 선광제련연구소 난조 미치오(南條道夫) 교수가 주창한 개념이다.

지속가능한 발전이 최대 화두인 요즘 도시광산 역시 그 중요도가 더욱 올라가고 있다. 그리고 그 효과를 높이는 것이 경쟁력이 되는 상황이다.

최근 한국과학기술연구원(KIST)에서는 수명이 다한 전자제품이나 배터리에서 금 소재를 99.9% 효율로 회수하는 공정 기술을 개발했다고 밝혔다. 고분자 물질을 방울 단위로 경화제 안에 떨어뜨리면 내부에 공간이 있는 다공성 캡슐이 만들어진다. 이 캡슐 내부에 금에만 반응하는 물질을 넣어 금 이온이 공간을 채우도록 하는 방식이다.

소재의 금 회수 컨셉(왼쪽) 및 금 회수 성능 대표 그림(오른쪽) /연구그림=한국과학기술연구원

예를 들어, 스마트폰 폐기물 용액에는 14개의 금속 이온이 존재하는데 이 캡슐을 넣어 추출하면 금이온만 뽑아낼 수 있는 것이다. 회수율은 99.9%로 세계 최고 수준의 기술이라는 설명이다.

사용되는 소재는 용매교환법을 기반으로 하기 때문에 대량생산이 가능하며 재사용 할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 캡슐 내부의 물질을 바꿔주면 금이 아닌 다른 금속을 선택적으로 회수하는 응용도 가능하다.

그동안 폐자원에서 금을 추출하는 방식은 주로 대량의 화학물질을 이용하거나 높은 온도로 가열해서 회수하는 방식을 사용해 왔기 때문에 환경 오염과 에너지 소비 문제가 있었다. 이번에 개발된 방식은 이 같은 문제에서도 자유롭다.

논문의 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”라고 밝혔다.

CEJ에 실린 논문 'Cage-like amine-rich polymeric capsule with internal 3D center-radial channels for efficient and selective gold recovery(효율적이고 선택적인 금 회수를 위한 내부 3D 중심-방사형 채널이 있는 케이지 같은 아민이 풍부한 고분자 캡슐)' /Chemical Engineering Journal, ScienceDirect 갈무리

이번 연구 내용은 화학공학 분야 국제학술지 <케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)> 최신호에 실렸다.

케미컬뉴스 김민철 기자



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