한국연구재단 제공한국연구재단은 한국과학기술연구원 최재우 박사 연구팀이 복잡한 조성의 산업폐수에서 구리를 효과적으로 회수할 수 있는 흡착제를 개발했다고 20일 밝혔다.
전자·에너지 산업의 핵심 금속으로 구리 수요가 급증하고 있으나, 한정된 매장량과 불안정한 공급망으로 회수 기술의 중요성이 커지고 있다.
구리를 회수할 수 있는 기존 공정은 고비용·복잡한 조건으로 대규모 적용이 어려웠다. 이로 인해 간단한 공정의 흡착 기반 기술이 주목받았지만, 이 기술 역시 흡착 방식의 낮은 용량 및 선택성으로 근본적 한계가 존재했다.
표면에서만 금속이 붙는 기존 흡착제의 한계를 넘어서기 위해서는 구리 이온이 캡슐 내부로 들어와 머무르고 자랄 수 있는 공간이 필요했다.
연구진은 구리 이온이 2차원 표면에서 3차원 결정으로 자라나는 핵심 메커니즘을 규명하고, 이 과정을 그대로 구현하는 '구리 재배 캡슐'을 설계하는 데 성공했다.
쌀알 크기 캡슐 내부에 3차원 방사형 구조를 다층적으로 배치해, 구리 이온이 빠르게 흡착된 뒤 캡슐 안에서 구리 결정으로 성장하도록 유도하는 방식이다.
그 결과, 이 캡슐은 기존 소재 성능 대비 약 2배 향상된 흡착용량 1602.3mg/g을 기록했다. 또 7회 반복 사용 후에도 성능 저하는 6.4% 이내, 50일 연속 운전에서도 구조적 및 기능성 안정성을 유지함을 확인했다.
이번 기술은 복잡한 산업폐수와 전자폐기물에서 구리만을 선택적으로 회수할 수 있어, 급증하는 구리 수요 속에서 안정적인 자원 확보에 기여할 것으로 예상된다.
최재우 박사는 "캡슐 내부에서 성장한 순도 높은 구리 결정은 촉매·전극 등 고부가가치 소재로 재활용될 수 있어, 단순한 오염 제거를 넘어 폐수를 자원으로 전환하는 친환경 순환 시스템 구축에 핵심적 역할을 할 것으로 기대된다"고 말했다.