자가 재생 가능한 섬유 소재 나왔다… 산업폐수에서 유가금속 회수

KIST 물자원순환연구단 최재우 박사 연구팀
유가금속의 해외 의존도 낮춰 경제적 이익 기대

자가재생 섬유의 제조 공정과 구조, 그리고 금속 회수 현상. /KIST 제공

국내 연구진이 산업폐수에서 유가금속을 회수하는 자가 재생 섬유 소재 개발에 성공했다. 도금, 반도체, 배터리를 포함한 다양한 산업에서 발생하는 폐수 내 유가금속을 회수하기 위한 기술은 환경 보호와 경제적 측면에서 중요하다. 이번 기술 확보로 유가금속의 해외 의존도를 낮춰 경제적 이익을 얻을 수 있을 것이란 전망이 나온다.

한국과학기술연구원(KIST)은 최재우 물자원순환연구단 책임연구원 연구팀이 자가 재생이 가능한 섬유형 금속 회수 소재를 개발했다고 31일 밝혔다. 연구진은 금속을 흡착한 후 결정화하는 방식으로 수중의 금속 이온을 회수하고, 회수된 금속 결정은 스스로 탈착돼 자가 재생이 가능하게 했다.

연구진은 섬유 형태의 소재 표면에 특정 화학기능기를 고정하면 수중 금속 이온이 결정화되는 현상을 활용했다. 여기에 형성된 결정을 떼어내는 기술을 접목해 반영구적으로 사용할 수 있는 흡착 소재를 개발했다. 구리 이온으로 실험했을 때 기존 흡착제의 최대 흡착량이 약 1060㎎/g에 불과했던 것을 개발된 소재를 활용했을 때 무한대에 가까운 흡착 성능을 확보했다.

또한 기존 고기능성 흡착제는 수㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1m)에서 수십㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m)로 지름의 작은 알갱이 형태로 되어 있어 수중에서 활용하기 어려웠는데, 이번에 개발된 금속 회수 소재는 섬유 형태를 거쳐 수중 제어가 쉽다.

최재우 KIST 책임연구원은 “개발 소재는 아크릴 섬유를 기반으로 만들어지기 때문에 습식 방사 공정을 통한 대량생산이 가능할 뿐 아니라 폐의류를 활용하는 것도 가능하다”면서 “개발된 소재를 활용하면 필요한 금속을 효율적으로 회수할 수 있어 금속 수입량을 줄이고 환경에 대한 부담을 줄일 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘Advanced Fiber Materials’에 지난 16일 게재됐다.

참고 자료

Advanced Fiber Materials, DOI: https://doi.org/10.1007/s42765-023-00333-0

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