입력 2025.09.19 10:15
서강대학교(총장 심종혁) 화공생명공학과 이종석 교수 연구팀(제 1저자: 이철 석사과정생, 이호준 박사과정생)은 배터리 폐액 내 다양한 금속 이온 중 구리 이온(Cu2+)만을 선택적으로 회수할 수 있는 고성능 고분자 기반 흡착제를 개발했다. 이번 연구는 상용 고분자인 폴리페닐렌 옥사이드(PPO)를 화학적으로 개질하고 칼슘(Ca2+)으로 활성화함으로써, 기존 흡착제의 낮은 선택성과 화학적 안정성 문제를 동시에 극복했다. 본 성과는 화학공학 분야의 국제 저명 학술지인 ‘Chemical Engineering Journal’에 온라인 게재되었다.
금속 이온 흡착 기술은 용액 내 금속 이온을 분리·회수하는 친환경 기술로, 기존 용매 추출이나 침전 기반 공정에 비해 공정이 간단하고 비용 절감 효과가 크다. 특히 2차전지 제조 및 폐기 과정에서 발생하는 폐액에는 구리, 니켈, 코발트, 망간, 리튬 등 여러 금속이 동시에 존재하며, 이 중 원하는 금속만을 선택적으로 회수하는 것이 기술적 난제였다.
연구팀은 혼합 이온 조건에서도 구리 이온만을 선택적으로 흡착할 수 있는 고분자 흡착제를 개발했으며, 이는 기존 상용 소재로는 구현이 어려운 고성능이다. 또한, 서울대학교 이원보 교수 연구팀과의 공동연구를 통해, 금속 이온과 기능기 간의 결합 메커니즘을 분자 수준에서 규명하고, 고분자 개질 기반의 새로운 선택 흡착 원리를 제시하였다.
실제 배터리 폐액을 모사한 시뮬레이션 용액 실험에서도 PPO-COOCa 흡착제는 높은 선택성과 회수 요율을 유지하였으며, 이는 대규모 배터리 재활용 공정에 적용될 경우, 고부가가치 금속 회수와 자원순환 실현에 기여할 것으로 기대된다. 더 나아가, 본 흡착제는 도금 폐수 내 희소 금속 회수, 반도체 공정에서의 미량 금속 제거 등 다양한 산업 폐수 정화에도 활용 가능성이 높다.
한편, 연구팀은 지난 8월 27일 서강대학교 우정관에서 관련 기업들을 대상으로 기술설명회를 개최, 산업 현장 적용 가능성을 논의하였으며, 기술이전을 위한 후속 절차를 준비 중이다. 향후에는 해당 기술을 분리막, 촉매 등 다양한 응용 분야로 확장하여, 기후변화 대응과 지속 가능한 에너지 전환을 위한 핵심 소재 기술로 발전시켜 나갈 계획이다.
이번 연구는 한국에너지기술평가원(KETEP), 한국연구재단(NRF), 그리고 국제공동연구프로그램의 지원을 받아 수행되었다.