버려진 전자제품에서 '金' 캔다

김한슬 충북대 교수·변지혜 KIST 박사 연구팀
친환경 단일 원자 촉매 수처리 기술 개발
전자 폐기물서 선택적 금속 추출 가능

변지혜 한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단 박사.

［충북일보］ 충북대학교 신소재공학과 김한슬 교수와 한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구단 변지혜 박사 공동 연구팀이 전자 폐기물에서 귀금속을 회수해 단일 원자 촉매를 제작하고 이를 활용해 지속 가능한 광촉매 수처리 반응을 구현하는데 성공했다.

5일 충북대에 따르면 광촉매는 기존의 화학 촉매를 대체할 수 있을 뿐만 아니라 태양광을 이용해 친환경적으로 화학 반응을 유도할 수 있는 잠재력을 가져, 차세대 지속 가능한 화학·환경·에너지 산업의 핵심 기술로 여겨지고 있다.

기존 광촉매는 고가의 금속을 사용 함에도 금속 활성점이 불균일하게 분포하거나 응집돼 성능이 저하됐으며 촉매의 반응성과 선택성 조절이 어려웠다.

김한슬 충북대학교 신소재공학과 교수.

연구팀은 포르피린 기반 고분자 내부에 전자 폐기물에서 회수한 금속이 고활성의 단일 원자로 고정될 수 있음을 이론적으로 규명하고 금 단일 원자 촉매를 통해 저비용 가시광선에서 높은 선택성으로 과산화수소 생산이 가능함을 확인했다.

전자 폐기물에 공존하는 철 원자를 촉매에 추가할 때 생산된 과산화수소를 활성화해 광-펜톤 반응을 유도, 강력한 산화력을 지닌 수산화 라디칼을 생성, 수중 유해 물질을 완전히 분해함을 확인했다.

이 기술은 전자 폐기물 내 함유된 귀금속이 촉매의 표면 반응성을 정밀하게 조절하는 단일 원자 촉매로 탈바꿈할 수 있음을 밝힌 첫 사례로 전자 폐기물을 촉매로 사용하는 설계 전략을 제시함으로써 환경 정화, 에너지 변환 등 다양한 화학 산업 분야에의 활용 가능성을 열었다.

김한슬 교수는 "단일 원자 금속은 촉매의 활성을 크게 향상시킨다고 알려져 왔지만 금속 비용과 복잡한 촉매 합성법으로 인해 상용화되기 어려웠다"며 "이 기술은 전자 폐기물에서 고가의 금속을 선택적으로 추출해 고효율의 촉매를 만들 수 있어 단일 원자 촉매의 상용화에 이바지할 것"이라고 밝혔다. / 안혜주기자 [e-mail]