폐수에서 구리를 추출하는 방법이 나왔다.
한국연구재단은 한국과학기술연구원(KIST) 최재우 박사팀이 복잡한 조성의 산업폐수에서 구리를 효과적으로 회수할 수 있는 흡착제를 개발했다고 20일 밝혔다.
이 기술은 복잡한 산업폐수와 전자폐기물에서 구리만을 선택적으로 회수할 수 있어, 급증하는 구리 수요 속에서 안정적인 자원 확보에 기여할 전망이다.
전자·에너지 산업의 핵심 금속인 구리는 한정된 매장량과 불안정한 공급망으로 회수 기술의 중요성이 부각되고 있다.
구리를 회수할 수 있는 기존 공정은 고비용·복잡한 조건으로 대규모 적용이 어려웠다.
이로 인해 간단한 공정의 흡착 기술이 주목받았지만, 낮은 용량과 선택성으로 근본적 한계가 있었다.
표면에만 금속이 붙는 기존 흡착제의 한계를 넘으려면 구리이온이 캡슐 내부로 들어와 머무르고 자랄 수 있는 공간이 필요하다.
연구팀은 구리이온이 2차원 표면에서 3차원 결정으로 자라나는 핵심 메커니즘을 규명, 이 과정을 그대로 구현하는 ‘구리재배캡슐’을 설계했다.
이 캡슐은 쌀알 크기 내부에 3차원 방사형 구조를 다층적으로 배치, 구리 이온이 빠르게 흡착된 뒤 캡슐 안에서 구리 결정으로 성장하게 유도한다.
그 결과 기존 소재 대비 약 2배 향상된 1602.3㎎/g의 흡착용량을 기록했다.
아울러 7회 반복사용 후에도 성능저하는 6.4% 이내, 50일 연속운전에서도 구조적 및 기능성 안정성을 유지했다.
특히 산업현장에서 바로 적용 가능한 고내구성·고선택성 회수공정을 구현, 반복재생이 가능해 운영비용을 크게 절감할 수 있다.
연구팀은 반도체, 도금, 금속가공 등 여러 종류의 복합 폐수를 대상으로 적용성 테스트를 진행해 소재 성능을 최적화할 계획이다.
최 박사는 “캡슐 내부에서 성장한 순도 높은 구리 결정은 촉매, 전극 등 고부가가치 소재로 재활용될 수 있다”며 “이는 단순 오염 제거를 넘어 폐수를 자원으로 전환하는 친환경 순환 시스템 구축에 핵심적 역할을 할 것”이라고 설명했다.
한편, 이번 연구성과는 지난달 1일 국제학술지 ‘어드밴스드 컴퍼지트 앤 하이브리드 머티리얼즈(Advanced Composites and Hybrid Materials)’에 게재됐다.
(논문명 : Controlled in-situ crystallization in amine-rich millicapsules for hyper-efficient copper recovery)
