● 버려지면 수질과 토양에 큰 피해를 주는 반도체 폐기물에서 희귀금속을 회수하는 공정기술이 개발됐다.

반도체 폐수에서 텅스텐을 회수하는 공정 설계 및 기술경제성 평가 모식도.

- 포스텍(POSTECH)은 한지훈 화학공학과 교수와 박사과정 이윤재 씨, 최현서 동문 연구팀이 삼성전자 SAIT(구 종합기술원) 정순천·박준성 박사팀과의 연구를 통해 반도체 산업 폐기물

에서 텅스텐을 효과적으로 회수하는 친환경 공정 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

- 텅스텐은 전자나 반도체, 항공, 자동차 분야에서 광범위하게 사용된다.

▷ 텅스텐과 같은 희귀한 금속은 지구상에 널리 분포하지 않아 특정한 몇몇 국가에서 채굴되는데, 이와 같은 금속 자원 고갈에 대비하기 위해 산업 폐수에서 금속을 되찾는 기술 연구가 활발하다.

- 연구팀은 '바이오리칭'을 이용해 반도체 제조 산업 폐수에서 텅스텐을 회수하고, 기술 경제성을 평가했다.

▷ 미생물은 생존과 성장에 필요한 에너지를 금속으로부터 얻기도 하는데, 바이오리칭은 미생물의 자연적인 금속 용해 능력을 이용해 광석이나 폐기물에서 금속을 추출한다.

→ 화학 약품을 사용하는 기존 방식과 비교해 환경에 미치는 영향이 적으며, 적은 에너지와 비용으로도 금속을 추출할 수 있다는 장점이 있다.

- 연구팀은 우선 토양과 공기, 식물 등 주변 환경에서 쉽게 발견할 수 있는 곰팡이인 페니실리움 심플리시움을 사용해 텅스텐을 포함한 금속을 용해했다.

▷ 그리고 바이오리칭 이후 '활성탄 기반 흡착-탈착'과 '암모늄 파라텅스테이트 침전' 등 두 가지 정제 공정 기술을 이용해 용액 속 텅스텐을 효과적으로 회수하는 데 성공했다.

▷ 또 기술 경제성 분석을 통해 활성탄 기반의 흡착-탈착 공정이 침전 공정보다 비용이 약 7% 더 낮다는 것도 확인했다.

→ 공정의 효율성을 높이려면 미생물 균주 적응성과 성장, 반응 시간을 단축해야 한다는 결과를 얻었다.

- 이번 연구는 환경 오염 방지와 자원 재활용이 동시에 가능한 반도체 산업 폐수처리 공정의 경제적인 실현 가능성을 확인했다는 점에서 큰 의미가 있다.

▷ 한지훈 교수는 “친환경적인 바이오리칭을 기반으로 한 텅스텐 회수 공정의 경제성과 산업화 가능성을 확인했다”고 말했다. 정순천 SAIT 박사는 “고효율 미생물 균주 개발을 통해 경제성을 개선할 예정”이라고 밝혔다.

- 삼성전자 SAIT와 과학기술정보통신부 우수 신진연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 최근 화학공학 분야 국제 학술지 'ACS 서스테이너블 케미스트리 앤 엔지니어링' 앞속표지로 선정됐다.