희토류 고효율 회수를 위한 혁신적인 섬유 소재 개발

한국은 리튬, 니켈, 희토류 등 핵심광물의 95%를 수입에 의존하고 있으며, 희토류는 친환경 자동차 및 신재생에너지 산업의 핵심 소재로 그 사용량이 급증하고 있다. 그러나 주요 희토류 생산국인 중국이 자원을 무기화하여 공급을 조절함에 따라, 국내 산업에 대한 부담이 커지고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단 최재우 박사 연구팀은 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy) 같은 희토류 금속을 고효율로 회수할 수 있는 섬유상 회수 소재를 개발했다고 밝혔다. 이 소재는 전기차 및 하이브리드차의 구동 모터와 풍력 발전 등 다양한 분야에 필수적인 3세대 영구자석의 귀금속 회수에 활용될 예정이다.

연구진은 금속-유기 구조체와 고분자 복합 섬유로 구성된 나노 구조 섬유 소재를 개발하여 희토류 금속을 효과적으로 회수할 수 있도록 했다. 이 소재는 국내에서 널리 사용되는 아크릴 섬유를 기반으로 제작되어 경제성과 생산성 측면에서도 우수하다. 연구팀은 이 소재가 폐액 내에서 희토류를 쉽게 흡착하며 회수도 용이해 산업적 활용 가능성이 매우 높을 것이라고 전망하고 있다.

개발된 섬유 소재는 네오디뮴에 대해 468.60 mg/g, 디스프로슘에 대해 435.13 mg/g의 흡착 용량을 보이며, 이는 세계 최고 수준의 성능으로 평가된다. 기존의 흡착 소재보다 높은 흡착 성능을 가지고 있으며, 간단한 형태의 반응기에서도 적용이 가능해 에너지 효율 개선에도 기여할 수 있다.

연구팀은 이 소재가 폐 영구자석 외에도 광산 배수에서 비롯된 다양한 산업 폐수에서도 효과적으로 희토류를 회수할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히, 표면 개질이 용이해 다양한 산업 폐수에 적용할 수 있는 가능성이 높아, 희귀 금속 자원 확보의 기술적 대안이 될 전망이다.

최재우 박사는 이번 기술이 기존의 입상 흡착 소재를 대체할 수 있는 성능과 생산성, 경제성을 갖추고 있으며, 디지털 인프라 폐기물 광물 추출 생태계를 활성화시킬 것이라고 설명했다. 정영균 박사는 이 기술이 향후 다양한 유용 자원을 선택적으로 회수할 수 있는 방법으로 발전하여 탄소 중립 및 희토류 관련 산업에 기여하리라 강조했다.

이 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 파이버 머티리얼즈’ 최신호에 게재됐다.

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