스마트폰과 노트북 등 전자제품 사용이 급증하면서 전 세계 전자폐기물(E-waste) 배출량도 빠르게 늘고 있다. 국제 보고서에 따르면 2020년 기준 전 세계 전자폐기물 발생량은 약 5,300만 톤에 달했으며, 2030년에는 7,400만 톤까지 증가할 것으로 전망된다.
전자기기의 핵심 부품인 폐전자회로기판(PCB)은 금과 은 등 고가의 귀금속을 포함하고 있어 ‘도시광산’으로 불린다. 그러나 복잡한 금속 조성과 강한 화학처리 공정이 필요해 실제 산업 현장에서는 금만을 선택적으로 분리·회수하는 데 한계가 있었다.
전북대학교 윤영상 교수와 경상국립대학교 원성욱 교수 공동연구팀이 강산성 환경에서도 금만 선택적으로 추출할 수 있는 고기능성 흡착 분리막을 개발해 이러한 한계 극복에 나섰다. 이번 연구 성과는 화학공학 분야 최고 권위 학술지인 'Chemical Engineering Journal' 최신호에 게재됐다.
연구팀이 개발한 분리막은 아민 기능기를 가진 고분자를 플라스틱 기반 막에 안정적으로 결합한 구조로, 금 이온과 강하게 결합하는 특성을 지닌다. 이를 통해 구리나 니켈 등 다른 금속보다 금을 우선적으로 흡착할 수 있다. 실험 결과, 해당 분리막은 그램(g)당 720~870mg 수준의 금을 흡착해 세계 최고 수준의 성능을 기록했으며, 강한 산성 환경에서도 흡착 성능이 안정적으로 유지됐다.
특히 주목할 점은 금 이온이 분리막에 흡착된 뒤 별도의 환원제나 추가 약품 없이 금속 상태로 자연 환원된다는 점이다. 기존처럼 강산 처리나 고온 공정을 거치지 않아도 사용된 분리막을 태우면 순도 높은 금만 남는다. 연구팀은 “환경 부담을 크게 줄이면서 공정을 획기적으로 단순화할 수 있다는 점이 가장 큰 장점”이라고 설명했다.
또한 해당 분리막은 최소 3회 이상 반복 사용해도 성능 저하가 거의 없었으며, 실제 폐전자회로기판 용액을 연속적으로 흘려보내는 공정에서도 금만 선택적으로 회수하는 데 성공해 산업적 적용 가능성도 입증했다.
윤영상 교수는 “도시가 곧 광산이 되는 시대가 오고 있다”며 “버려진 전자기기에서 자원을 되찾는 순환경제 기술이 미래 산업 경쟁력을 좌우할 것”이라고 말했다. 윤 교수의 제자인 원성욱 교수는 현재 자신이 참여한 창업기업 ㈜엡틀러스에서 해당 기술의 파일럿 실증을 진행 중이고 밝히며, “배터리 폐기물 등 다양한 산업 폐기물로 기술 적용을 확대해 나갈 계획”이라고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 전자폐기물 재활용 산업의 상용화를 앞당길 핵심 기술로 평가되며, 향후 귀금속 회수 기술의 환경성과 경제성을 동시에 개선할 수 있는 대안으로 기대를 모으고 있다.
