버려지는 폐플라스틱을 고부가가치 유가금속 회수 소재로 재탄생시키는 획기적인 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술은 환경 오염 문제를 해결하면서도 경제적 가치를 창출하는 일석이조의 성과로 주목받고 있다.

한국연구재단(이사장 홍원화)은 9일 고려대 이정현·원왕연 교수 공동연구팀이 폴리염화비닐(PVC) 폐플라스틱을 활용해 금, 팔라듐, 백금 등 귀금속을 선택적으로 회수할 수 있는 고성능 흡착제를 개발했다고 발표했다. 이번 연구는 자원 순환 경제 실현에 크게 기여할 것으로 기대된다.

PVC 폐플라스틱으로 만든 유가금속 흡착제의 제조 과정 및 작동 원리

유가금속은 전자기기, 자동차 촉매, 신재생 에너지 장비 등 현대 산업 전반에서 필수적으로 사용되는 귀중한 자원이다. 그러나 매장량이 한정되어 있어 전자폐기물이나 산업 부산물에서 효율적으로 회수하는 기술 개발이 시급한 상황이다.

특히 기존 상용 흡착제는 제조 과정에서 유해 물질이 사용되거나 복잡한 공정이 필요했으며, 금속 선택성과 재활용 효율성이 낮아 실용화에 어려움을 겪어왔다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 연구팀은 친환경적이고 경제적인 대안 모색에 나섰다.

연구팀의 혁신적인 접근법은 PVC 폐플라스틱에 간단한 용매 처리 공정을 적용해 내부 구조를 다공성 형태로 변환한 후, 하이드라진(hydrazine) 기능기를 도입하는 것이었다. 이 과정에서 플라스틱의 원형 구조는 그대로 유지되면서도 표면적과 반응성이 크게 향상되었다.

개발된 흡착소재는 실제 산업 현장 테스트에서 뛰어난 성능을 입증했다. 컴퓨터 부품과 자동차 촉매에서 추출한 침출액에 적용했을 때 구리·니켈 같은 일반 금속들은 거의 흡착하지 않은 채 금·팔라듐·백금만 선택적으로 포집하는 놀랄만한 선택성을 보였다.

특히 10회 이상 반복 사용 후에도 초기 성능의 95% 이상을 유지하며 안정성을 확인했으며, 열처리를 통해 순도 99% 이상의 금속만 쉽게 분리할 수 있었다. 생애주기 평가(LCA) 결과에서는 기존 채굴 방식 대비 탄소 배출량 80% 감소와 에너지 소모 70% 절감 효과도 확인되었다.

"폐자원으로 만든 친환경 소재"

연구책임자인 이정현 교수는 "단순히 플라스틱 재활용 차원을 넘어 환경 오염 물질인 PVC를 고부가가치 소재로 변신시킨 점에서 의미있다"며 "향후 다양한 종류의 플라스틱뿐 아니라 농업 부산물까지 활용 범위를 확대할 계획"이라고 밝혔다.

본 연구 결과(논문명: Ecofriendly Upcycling of Poly(vinyl chloride) Waste Plastics into Precious Metal Adsorbents)는 세계적 권위 학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science)' 최신호에 게재되었으며 특허 출원 완료 상태다. ※ 본 보도자료 및 이미지는 한국연구재단 융합연구총괄센터 지원으로 작성되었습니다.