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[글로벌-Biz 24] 쓰레기를 보물로...HDD 영구자석에서 희토류 추출 기술 개발돼

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[글로벌-Biz 24] 쓰레기를 보물로...HDD 영구자석에서 희토류 추출 기술 개발돼

미국에너지부산하 오크리지국립연구소 연구팀 개발

세계 희토류 공급사슬을 장악한 중국의 희토류 무기화에 대응해 미국이 희토류 수입선 다각화를 추진하고 있는 가운데 미국 에너지부 과학자들이 중고 하드디스크드라이브(HDD) 영구 자석에서 희토류를 추출하는 기술을 개발했다.

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희토류를 함유하고 있는 영구자석. 사진=ORNL

영구 자석은 컴퓨터의 HDD가 데이터를 읽고 쓰는 데 도움을 주고, 하이브리드차와 전기자동차를 움직이는 모터를 구동하며, 풍력터빈과 발전기를 결합해 전기를 생산하고, 스마트폰이 전기신호를 소리로 변화시키도록 도와준다.

19일 미국 광산업 전문 매체 마이닝닷컴에 따르면, 미국 에너지부 산하 오크리지 국립연구소(ORNL) 과학자들은 중고 HDD 등의 중고자석을 재활용해 희토류를 추출하는 기술을 개발하고 지난 14일 이를 공개했다.

이번 연구는 ORNL이 에너지부 산하 중요물질협회(Critical Materials Institute),기술이전국(OTT)의 지원을 받아 수행했다. 이번 기술은 ORNL의 라메시 비하브와 아이다호국립연구소의 존 칼레,에릭피터슨 팀이 공동으로 개발했다.

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미국 오크리지국립연구소(ORNL)의 전자폐기물 희토류 재활용 구조.사진=ORNL

이들은 영구자석을 산화력이 강한 질산용액에 넣어 녹인다음 그 용매를 다공질 조직이 있는 고분자막을 지지하는 모듈을 통해 지속 공급한다. 이 모듈의 다공질 조직은 희토류만 통과시켜 일종의 '교통경찰관' 역할을 한다. 반대편에서 채집된 희토류가 풍부한 용액은 추가 처리돼 순도 99.5% 이상의 희토류 산화물로 만들어진다.

희토류를 추출하는 영구자석은 HDD 외에 자기공명장치(MRI)와 무선 휴대폰, 하이브리드차에서 회수해 재활용할 수 있다. 이들 자석에서 추출하는 희토류는 대부분 란탄계열로 주기율표상 원자 번호가 57~71이 원소들이다. 예를 들면, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘 등 3가지다.

통상 영구자석의 70%는 희토류가 아닌 철 원소이지만 이런 처리절차를 그치면 철 성분을 완전히 제거하고 희토류만 회수할 수 있다고 한다. 현재 상용화된 희토류 추출 기술은 전자 폐기물 자석에서 나오는 순수한 희토류를 재활용하지 못한다. 마이닝닷컴은 "같은 비슷한 결과물을 얻기 위한 다른 메커니즈금과 비교하면 이 방법은 폐기물 발생이 적다"고 호평했다.

이에 따라 이번에 개발된 기술의 상용화 전망은 대단히 밝다.연간 수십 억 대의 전자기기가 출시되고 거기에 영구자석이 들어 있기 때문이다. 미국 IT분야 리서치 회사인 가트너(Gartner)에 따르면, 올해 22억 대의 개인용 컴퓨터와 태블릿, 휴대전화기가 출시될 것으로 예상되는 데 이 모든 기기에는 영구자석이 들어 있다.

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전자폐기물 영구자석에서 희토류를 추출하는 기술을 공동개발한 미국 오크리지국립연구소(ORNL)의 라메시 비하브 박사. 사진=ORNL


이번 기술을 공동개발한 오크리지 국립연구소의 라메시 비하브(Ramesh Behave)는 보도자료에서 "우리는 고부가가치 중요 물질을 회수하는 에너지 효율이 높고 비용도 효율이 있으며 환경에 친화적인 공정을 개발했"면서 "이것은 설치 면적이 크고 자본과 운용비용이 높으며 폐기물이 많이 발생하는 기존 공정에 비해 개선된 것"이라고 자평했다.

연구팀은 앞으로 희토류 분리 기술을 리튬이온 배터리에서 수요가 많은 리튬과 코발트를 분리하기 위해 발전시킬 수 있을지를 검토할 계획이라고 마이닝닷컴은 전했다.


박희준 글로벌이코노믹 기자 jacklondon@g-enews.com