희토류 금속 재활용의 혁신, KIST 연구진의 새로운 기술 개발

한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 희토류 금속의 재활용률을 높일 수 있는 새로운 기술을 개발하였다. 이 기술은 흡착 섬유를 사용해 버려지는 제품에서 희토류 금속을 회수하는 방식으로, 재활용 폐액이나 산업 폐수에서 희토류를 추출하는데 도움을 줄 것으로 예상된다. 최재우 책임연구원이 이끄는 연구팀은 이 같은 기술의 개발이 광물 산업의 지속가능한 생태계를 구축하는 데 기여할 수 있을 것으로 보았다.

희토류 금속은 리튬이나 니켈과 같이 매장량이 적거나 특정 지역에만 존재하는 원소로, 현대 산업에서 널리 사용되고 있다. 특히 리튬이온배터리와 같은 첨단 기술에 필수적인 재료로 점점 더 중요성이 증가하고 있다. 그러나 한국은 자국 내에 희토류 금속이 매장되어 있지 않아 이러한 금속의 95%를 수입에 의존하고 있으며, 이는 공급망의 불안정성을 초래하고 있다.

연구진은 수명이 다한 제품에서 희토류 금속을 더욱 효율적으로 재활용하는 기술을 개발하여 이런 문제를 해결하고자 했다. 이 기술은 금속과 유기물이 결합된 금속-유기 구조체와 고분자 복합 섬유로 구성된 ‘나노 구조 섬유’를 활용하여 재활용 폐액에서 희토류를 흡착해 회수하는 방식이다.

특히, 연구팀은 네오디뮴과 디스프로슘이라는 두 가지 희토류 금속에 대한 재활용 효율을 시험했다. 이 금속들은 3세대 영구자석의 핵심 성분으로, 전기차와 하이브리드 차량, 풍력 발전시스템, 항공우주 산업 등에서 중요한 역할을 하고 있다. 실험 결과, 섬유 1g당 네오디뮴은 468.6mg, 디스프로슘은 435.13mg을 흡착할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 세계에서도 최고의 흡착률로 평가된다.

또한, 이 섬유는 재활용 반응기에 쉽게 적용할 수 있어 재활용 과정의 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다. 연구팀은 이 기술을 통해 광산에서 발생하는 폐수나 산업 폐수에서도 희토류 금속을 회수할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 최재우 책임연구원은 이 새로운 고효율 희토류 금속 회수 소재가 기존 흡착 소재를 대체할 수 있으며, 성능과 생산성, 경제성, 적용성 측면에서도 우수할 것이라고 언급했다.

이 연구 결과는 '어드밴스드 파이버 머티리얼즈'라는 국제 학술지에 지난 6월 26일 발표되었다. 이 연구는 앞으로 광물 추출 생태계의 활성화를 기대할 수 있을 것으로 평가되고 있다.

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