희토류 회수율 높인 나노섬유 개발

KIST 최재우 박사팀 신소재 공개
희토류 4.3배 많이 빨아들여 회수
광산배수 등 산업폐수에 활용 기대

한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단 최재우 박사팀이 개발한 나노 구조 섬유는 용액 속에 있는 희토류를 흡착해 쉽게 회수할 수 있다. 정영균 박사후연구원 제공

한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단 최재우 박사팀이 폐기된 영구자석 속 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy) 등 희토류 금속을 회수할 수 있는 소재를 개발했다. 이 소재는 이미 널리 활용되는 아크릴 섬유를 기반으로 금속-유기 구조체 결합해 실뭉치처럼 생긴 나노 구조 섬유다. 이 나노섬유는 영구자석을 녹인 용액에서 희토류를 흡착해 회수하게 된다. 이 섬유는 기존 흡착물질보다 최대 4.3배 이상 많은 희토류를 달라붙게 만들어 회수할 수 있다. 이 소재를 이용해 95% 이상 수입에 의존하는 핵심광물을 재활용할 수 있게 됐다.

연구진은 20일 "이 소재가 국내에서 이미 널리 활용되는 아크릴 섬유를 기반으로 만들어 경제성과 생산성 측면에서도 우수하다"며 "이 소재가 폐액 내에서 희토류를 쉽게 흡착하면서도 회수가 쉬워 산업적 활용도가 아주 클 것"이라고 전망했다.

실험 결과, 이 나노 섬유는 1g당 네오디뮴을 468.60㎎, 디스프로슘을 435.13㎎이 달라붙어 세계 최고 수준의 성능을 기록했다.

이는 기존 흡착 소재보다 매우 높은 수치이며, 간단한 형태의 반응기에 적용할 수 있기에 회수 과정의 에너지 효율 또한 크게 개선될 수 있다. 이전에 보고된 희토류 흡착제는 네오디뮴 126.7㎎, 디스프로슘 99.9㎎으로 각각 3.7배와 4.3배 많이 회수할 수 있다.

연구진은 이 소재가 폐 영구자석 뿐만아니라 광산 배수 등 희토류 금속이 포함된 다양한 산업 폐수에서도 효과적으로 희토류를 회수할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

[e-mail] 김만기 기자