최근 금값이 그야말로 천정부지로 치솟고 있다. 금이나 백금과 같은 귀금속은 국가산업 발전을 위한 필수 전략 금속으로, 이러한 귀금속은 전기·전자산업의 에칭, 도금, LCD 제조 등의 공정에서 발생하는 폐액(수세액)에 미량이나마 함유되어 있다.

▲ 김수경 박사

국내 금 함유 폐용액만 고려하여도 약 4천억~5천억 원의 시장규모. 귀금속 함유 폐액은 숨겨진 현금과 같고 귀금속 산업원료를 전량 외국으로부터 수입하고 있는 우리나라로서는 귀금속 함유 폐액을 재활용할 수 있는 고효율 저에너지 고속회수기술 개발이 필수적이다.

귀금속의 고속전해기술 개발
한국지질자원연구원 광물자원연구본부 전해공정연구팀은 2008년 10월부터 에너지기술평가원으로부터 매년 2억 1000만원씩 3년간 총 6억 3000만원의 기술개발 연구비를 지원받아 전기화학적 원리를 이용한 귀금속의 고속전해기술을 개발하고 있다. 책임연구원 등 박사급 인력 4명과 석·학사급 인력 6명으로 구성된 연구팀은 각각 용액분석, 반응속도, 사이클론, 고속전해, 전기화학 등의 분야를 담당하며 연구를 진행하고 있다. 연구팀을 책임지고 있는 김수경 선임연구원은 “최근 우리나라가 귀금속 소비 세계 1위 국가로 부상하였고 21세기 자원 민족주의화 경향에 따라 선진국들은 귀금속의 안정적 확보를 통한 자국의 산업을 보호하려는 정책을 잇달아 입안하고 있다. 그 대표적 노력이 귀금속 폐자원의 재활용”이라면서 “국내의 경우 이온흡착법이나 cementation 방법을 이용한 금의 회수 등 부분적으로 귀금속을 회수하는 상업적 공정이 가동되고 있으나, 낮은 회수율과 순도 그리고 높은 환경부하공정 등의 기술경쟁력이 낙후된 실정이다”라고 설명했다. 즉 낮은 회수율과 순도, 환원제의 사용에 따른 비용 부담, 복잡한 처리 공정, 열악한 조업 환경, 환경오염 발생 등의 재래식 환원법의 문제점으로 인해 귀금속 회수공정은 비효율적인 높은 환경부하공정으로서 우리나라 중소기업의 기술경쟁력이 매우 낙후되어 있는 실정이라는 것. 하지만 이보다 더 큰 문제는 귀금속의 농도가 매우 낮은 희박용액 (리터당 수백 ppm의 귀금속이 함유)에 대한 재활용 기술이 없다는 것이다. 이에 연구팀에서 국가 R&D 과제로 연구개발을 수행하고 있는 ‘고속전해조’를 이용한 ‘고효율 에너지저감형 귀금속 회수기술개발 연구’는 난류형성을 촉진하는 사이클론을 전해공정의 습식전해조로 적용하여 난류(Turbulent flow)를 이용한 물질이동 속도를 향상시키는데 주안점이 맞춰져 있다. 난류에서는 층류(Laminar flow)에 비하여 물질의 이동속도가 급격히 증가하는 특징이 있다. 연구책임자인 김수경 박사는 “사이클론을 습식전해공정의 전해조로 적용하여 귀금속의 고속회수를 위한 기술 개발은 국내 최초로 시도되는 연구”라면서 “이번 연구가 성공적으로 완료되어 ‘사이클론 전해조를 이용한 최적의 고속전해기술’이 확립되었을 경우 희박용액으로부터의 귀금속 회수 분야를 선도할 수 있는 원천기술을 확보하게 될 것”이라고 내다봤다.

▲ 책임연구원 등 박사급 인력 4명과 석·학사급 인력 6명으로 구성된 연구팀은 각각 용액분석, 반응속도, 사이클론, 고속전해, 전기화학 등의 분야를 담당하며 연구를 진행하고 있다

산학협력 통해 귀금속 회수 공정의 상용화 노력
연구팀은 그동안 전혀 회수하지 못했던 극미량의 귀금속(금, 백금 등)도 회수함으로써 재활용 업체의 수익 증대에 기여하고 나아가 귀금속 원료소재의 안정적 국내공급 기반 구축에 기여하여 전략적 핵심소재로 사용되는 귀금속의 대외의존도를 완화시키는데 초석을 마련하고자 한다. 이에 대한 첫 단계로 연구팀은 산학연계사업으로 부산과학산업단지 디지털기술혁신센터에 본사를 두고 경기도 시흥시에 공장을 운영하여 연구기자재와 환경제품을 생산·판매하고 있는 다남이엔이(대표 오영민)와 함께 귀금속 재활용 사업을 수행중이다. 다남이엔이에서는 약 8000만원의 현금과 현물을 지원하면서 고속전해기술을 개발하기 위한 연구활동에 참여하고 있다. 김수경 박사는 “앞으로 에너지저감형 고효율 귀금속 회수장치를 개발하여 국내 반도체 산업이나 쥬얼리 가공분야의 귀금속 함유 폐액 발생 공정에 설치함으로써 금이나 백금과 같은 귀금속 회수 공정을 상용화하기 위해 노력하겠다”고 덧붙였다. 이어 김 박사는 “고속전해회수기술은 귀금속의 함량이 낮아 경제성이 의문시 되는 폐자원들의 재활용에 활용이 가능하다”면서 “앞으로 귀금속 재활용 기술의 고효율화를 통한 에너지 절감을 이뤄냄으로써 고도화된 독자적 재활용기술 확보를 통한 신부가가치를 창출하고 전기 에너지를 이용하여 귀금속을 회수하는 ‘Green Technology’를 실현하겠다”고 밝혔다. NM