KIST, 팔라듐 99.9% 회수 성공…"금·은으로 기술 확장"
금, 은과 함께 3대 귀금속으로 불리는 팔라듐(Pd)을 99.9% 회수하는 기술이 개발됐다. 팔라듐은 생산지가 일부 국가에 집중돼 있고, 스마트폰, 반도체 생산 공정, 수소 연료전지 등의 폐촉매와 전자폐기물 등에 섞여 상당량이 폐기된다. 한국과학기술연구원(KIST)은 물자원순환연구단 최재우 박사, 수소·연료전지연구단 김진영 박사 연구팀이 맥신 물질 나노시트 기반의 친환경 팔라듐 회수 기술을 개발했다고 14일 발혔다. 맥신물질은 티타늄(Ti)을 기반으로 한 매우 얇은 층상(판 모양)의 신소재다. 기존 회수 기술은 강산성 환경에서 주로 가능했다. 그러나 실제 산업 현장에서는 약산성 폐수를 쓴다. 이때문에 회수가 어려웠다. 연구팀은 나노소재 표면에 비포화 산소를 가진 '맥신물질 나노클러스터'를 고밀도로 배치해, 기존 방식으로는 회수가 어려운 약산성 환경에서도 30분 만에 99.9%의 팔라듐을 고순도로 회수하는데 성공했다. 독성 화학약품이나 전력 공급이 필요 없는 것이 특징이다. 회수된 팔라듐은 자연적으로 금속 상태로 환원돼 간단한 여과만으로 분리가 가능하다. 이는 기존 강산성 공정보다 에너지 사용과 탄소 배출을 크게 줄일 수 있음을 의미한다. 또한 이 소재는 1천983 mg/g의 세계 최고 수준 흡착 성능을 나타냈다는 것이 연구팀 설명이다. 10회 이상 반복 사용 후에도 약 90%의 효율을 유지해 안정성과 재사용성을 확인했다. 회수된 팔라듐-나노시트 복합체는 다시 수소 발생 촉매로 재활용할 수 있어 귀금속 완전 순환 시스템 구현도 가능하다. KIST는 이 기술이 상온에서 작동하며 고온 처리나 강산성 약품이 필요하지 않기 때문에 기존 공정 대비 탄소 배출을 최대 80% 이상 절감할 수 있을 것으로 기대했다. 정유·석유화학·자동차·수소연료전지 등 다양한 산업의 사용 촉매뿐 아니라 스마트폰·회로기판 등 전자폐기물에 포함된 팔라듐 회수에도 적합할 것으로 연구팀은 전망했다. 연구팀은 앞으로 이 기술을 고도화해 산업 현장에서 발생하는 팔라듐 함유 폐수를 실시간 처리하고, 회수된 팔라듐을 다시 촉매·전자 소재로 공급하는 순환형 자원 생태계를 구축할 것으로 기대했다. 최재우 책임연구원은 "폐촉매나 전자폐기물 속에 버려지던 귀금속을 손쉽게 회수할 수 있게 함으로써, 국내 자원순환 체계의 자립화와 귀금속 수입 의존도 감소에 기여할 수 있는 기술적 전환점이 될 것”이라며 “향후에는 모듈형 회수 시스템으로 상용화 가능성을 높일 계획”이라고 말했다. 김진영 박사는 “회수된 팔라듐이 단순히 재활용되는 수준을 넘어, 고효율 수소를 생산하는 전기화학 전극촉매 소재로 적용 가능함을 확인했다”며 “'버려지는 금속'이 아니라, 청정에너지 생산을 뒷받침하는 순환형 자원으로 활용될 수 있는 가능성을 확인했다”고 설명했다. 연구는 과학기술정보통신부(장관 배경훈)와 기후에너지환경부(장관 김성환)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 태양광 패널 재활용 기술개발사업으로 수행됐다. 연구성과는 국제 학술지(Advanced Functional Materials,IF:19)에 게재됐다.
