울산대 이형일 교수팀, 전자폐기물에서 고순도 금 회수 기술 개발

이형일 교수(왼쪽 두번째) 연구팀이 수화젤 내부에 회수된 금 나노입자를 들고 설명하는 모습

[한국대학신문 이정환 기자] 울산대학교 나노에너지화학과 연구팀이 전자폐기물로부터 고순도 금 회수 기술 방법을 개발해서 화학계의 주목을 받고 있다.

울산대는 나노에너지화학과 이형일 교수 연구팀이 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 이은지 교수팀과 공동으로 시판되는 저렴한 단량체들로 합성된 수화젤을 이용해 전자폐기물 용액으로부터 나노입자 형태로 고순도 금 회수 방법을 개발했다고 23일 밝혔다.

연구 결과를 담은 논문은 연구 결과를 담은 논문 ‘Ultrapure gold recovery from electronic waste as nanoparticles immobilized in hydrogel matrix(고분자 수화젤을 이용하여 전자폐기물로부터 나노입자 형태로 초고순도 금 회수)’은 학문적 우수성을 인정받아 이달 화학분야 최고 권위지 중 하나인 화학 엔지니어링 저널 (IF: 13.3)에 게재됐다.

전자폐기물을 녹인 용액에는 다양한 금속(니켈, 구리, 철, 망간, 아연 등) 이온들이 존재하는데 이 중에 극소량으로 존재하는 금을 회수하려는 연구는 최근에 많이 진행됐다. 하지만, 낮은 금 회수율 및 선택적 금 회수의 어려움에 고순도 금 회수의 한계에 직면해 전자폐기물 재활용 사업은 수익성이 높은 편은 아니었다.

이 교수팀은 이번 연구에서 시중에 판매되는 저렴한 단량체들을 이용해 간단하게 수화젤을 제조했고, 이를 이용해 전자폐기물 용액으로부터 회수율 95% 이상 및 순도 23.98K 이상의 금 회수에 성공했다. 회수된 금은 벌크형태가 아닌 수화젤 내부에 고정된 나노입자 형태로 회수됐고, 단량체들의 단순한 조합을 통해 수화젤 성분을 조절하면 다양한 크기(직경 20nm–40nm)의 금 나노입자로도 회수가 가능하다.

특히, 수화젤을 전자폐기물 용액에 한동안 담갔다가 꺼내면 수화젤 내부에 고정된 나노입자 형태로의 금 회수가 가능한 간단한 원스텝 금 회수 방식이다. 따라서 금 회수 공정의 비용을 획기적으로 낮출 수 있다.

수화젤 내부에 고정된 나노입자는 그 자체로 화학 촉매로서의 사용이 가능하다. 금 나노입자가 수화젤 내부에 고정돼 있어 촉매반응의 속도가 빠르지는 않지만, 촉매 반응 후 촉매 회수가 간단하고, 촉매의 손상이 없기 때문에 반영구적인 촉매 재사용이 가능해 높은 경제성을 보여 준다.

한편, 이번 연구 개발로 인해 폐기물로부터 가치가 부가된 나노입자 기반 최종 촉매 제품까지 직접 생산이 가능하기에 향후 전자 폐기물 재활용 산업 고도화 및 고부가가치화가 기대된다.