한국연구재단은 한국과학기술연구원(KIST) 정경원 책임연구원과 서울대 이창하 교수 공동연구팀이 폐 영구자석에서 희토류 금속을 효율적으로 회수할 수 있는 소재를 개발했다.

희토류는 스마트폰과 컴퓨터 등 전자기기와 전기차 생산 등 첨단 산업에 필수적인 광물이지만, 특정 국가에 매장이 집중돼 안정적인 공급망 확보가 시급하다.

최근 다공성 물질인 금속유기구조체(MOF)를 활용해 폐 영구자석 등 폐기물에서 희토류 원소를 흡착하는 기술이 주목받고 있지만, 나노 분말 형태로 합성돼 대규모 제작이 어렵다는 한계가 있다.

MOF를 대형화하기 위한 성형 기술이 활발히 연구 중이지만, MOF의 고유 이화학적 특성이 손상되는 경우가 많았다.

▲ 연구팀이 개발한 소재의 희토류 회수 성능.

연구팀은 3㎜ 크기의 고분자 캡슐 안에 MOF를 성장시키는 합성 전략을 제시했다.

고분자 캡슐 내부에만 나노 입자를 선택적으로 성장하도록 함으로써 투입된 시약 전량을 MOF 성형에 활용할 수 있다.

대량생산이 쉽고 무독성 유기용제를 사용해 친환경적이라고 연구팀은 설명했다.

희토류 금속 네오디뮴과 디스프로슘의 회수 성능은 각각 463.59㎎/ｇ, 580.84㎎/ｇ으로 현재까지 보고된 희토류 회수 소재 중 가장 우수하다.

연구팀은 실제 다양한 불순물이 포함된 폐 영구자석 침출액에서 희토류 금속만 선택적으로 회수하는 데 성공했다. 5차례 재사용한 이후에도 높은 회수 효율(네오디뮴 93%, 디스프로슘 82%)을 유지했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'(Advanced Functional Materials) 지난 3일 자 표지논문에 선정됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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