‘전자레인지는 답을 알고 있다’…의외로 간단한 희토류 회수 신기술은? [고든 정의 TECH+]

하루가 다르게 발전하는 눈부신 정보기술(IT) 혁신 뒤에는 어두운 그림자가 있습니다. 바로 짧은 제품 주기 때문에 멀쩡한 제품이 버려지고 새 제품으로 교체된다는 사실이죠. 스마트폰과 컴퓨터, 서버, 전자기기는 실제 제품 수명이 다하기도 전에 신제품이 나왔다는 이유로 버려지곤 합니다.

2022년 한 해에만 전 세계에 6200만t의 전자 제품이 버려졌습니다. 불행하게도 이들 가운데 극히 일부만이 재활용되고 있습니다. 그나마 알루미늄이나 철이나 구리처럼 상대적으로 회수가 쉬운 금속은 사정이 낫지만, 전자 기기 메인보드에 붙어 있는 각종 부품은 제대로 회수하기가 쉽지 않습니다. 채굴이 어려운 희토류 자원도 예외가 아닙니다.

대표적인 사례가 커패시터(축전기 혹은 콘덴서)에 사용되는 탄탈륨입니다. 탄탈륨은 우리가 사용하는 전자기기는 물론 컴퓨터나 서버에도 널리 쓰이는 물질입니다. 인공위성이나 무기에도 탑재돼 군사적으로도 중요합니다. 탄탈륨 커패시터가 없다면 이 장치들의 효율성은 크게 떨어집니다.

하지만 탄탈륨 커패시터는 대부분 제대로 회수되지 않고 버려집니다. 수명을 다한 커패시터에서 탄탈륨을 분리하는데 복잡한 과정과 화학물질, 그리고 에너지가 들어가기 때문입니다. 따라서 1㎏당 170달러(약 23만원)나 하는 비싼 물질임에도 회수 비용이 더 비싸 다른 전자 폐기물과 함께 버려지는 게 현실입니다.





미국 웨스트버지니아대 테렌스 무소 교수 연구팀은 미 국방고등 연구계획국(DARPA)의 지원을 받아 중요한 전략 자원임에도 중국에서 주로 수입해야 하는 탄탈륨을 저렴하게 회수할 수 있는 간편한 방법을 연구했습니다.

연구팀이 찾아낸 해답은 의외로 간단합니다. 전자레인지처럼 마이크로웨이브를 이용해 가열하는 것입니다. 그냥 전자레인지에 넣는 건 아니고 일단 탄탈륨 커패시터를 메인보드에서 분리한 뒤 가루로 만들고 이를 탄소 입자를 섞어 혼합합니다.

여기에 우리가 전자레인지에 사용하는 마이크로웨이브보다 더 강한 마이크로웨이브를 사용해 가열하면 탄소 입자가 에너지를 흡수해 매우 뜨거워집니다. 최종적으로 이 탄소가 탄탈륨과 반응해 탄탈륨 카바이드 입자로 변하면 97% 순도로 탄탈륨을 회수할 수 있습니다.

연구팀은 이 방법이 복잡한 공정이나 유동성 화학물질을 필요로 하지 않기 때문에 매우 쉽게 재활용 산업에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 나중에는 우리가 일상에서 사용하는 전자레인지처럼 간단한 기기로도 귀중한 자원을 회수할 수 있을지 주목됩니다.





고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com