폐자석회수

[렛츠 키릿! TALK TALK] 이게 왜 자석에서 나와...? '희토류 재활용에 진심인 사람들'

현대 산업에서 희토류는 '산업의 비타민'이라고 불릴 만큼 필수적인 존재입니다. 비타민이 부족하면 건강을 유지하기 어렵듯이, 아주 적은 양이라도 희토류가 없으면 컴퓨터 하드디스크, 전기차 모터, 의료용 MRI 등 첨단 기기를 완성할 수 없기 때문입니다. 희토류는 이름과 달리 지구상에 구리보다 더 많이 존재하기도 하지만, 각각의 원소를 개별적으로 분리해내는 과정이 매우 까다로워 귀한 대접을 받습니다. 특히 네오디뮴 자석과 같은 부품에 사용되는 희토류는 현대 기술의 정점에 있는 에너지와 정보 통신 분야를 지탱하는 핵심 소재로 자리 잡고 있습니다. 희토류 자원의 중요성이 커짐에 따라 이를 안정적으로 확보하려는 노력도 활발해지고 있습니다. 최근 특정 국가의 자원 통제와 수출 제재가 심화하면서 희토류 가격이 급격히 상승하고, 국내 기업들이 자원을 원활하게 공급받지 못할 위기에 처하기도 했습니다. 한국처럼 희토류를 직접 채굴하기 어려운 환경에서는 광석 대신 폐자석에서 희토류를 회수하는 재활용 기술이 현실적인 대안으로 떠오르고 있습니다. 이는 자원 안보를 강화하고 외부 환경 변화에 유연하게 대응하여 국내 산업이 중단되지 않도록 방어하는 중요한 역할을 수행하게 됩니다. 폐자석에서 희토류를 회수하는 과정은 정교한 화학적 단계를 거칩니다. 먼저 '산화 배소' 과정을 통해 자석을 산화시켜 성질을 변화시키면 희토류 성분을 훨씬 쉽게 추출할 수 있습니다. 이후 가성소다에 담그는 'Na 침지' 과정을 거쳐 불필요한 반응을 억제하고, 고체 상태의 희토류를 액체로 녹여내는 '침출' 단계를 진행합니다. 단순히 산을 넣어 녹이는 것을 넘어 온도와 산도 등 다양한 요소를 세심하게 조절하여 불순물인 철 성분을 배제하고 최대한 많은 양의 희토류를 뽑아내는 것이 연구의 핵심입니다. 침출된 용액 속에는 성질이 비슷한 여러 희토류 원소가 섞여 있는데, 이를 개별 물질로 나누는 과정이 분리 정제입니다. 네오디뮴, 프라세오디뮴 등 마치 쌍둥이처럼 닮은 원소들을 떼어놓기 위해 '용매 추출' 공정을 사용합니다. 물과 기름의 원리를 이용해 특정 원소가 기름층이나 물층 중 선호하는 곳으로 이동하게 하여 고순도의 희토류를 얻는 방식입니다. 이 과정은 품질을 결정짓는 가장 중요한 단계로, 연구진은 고가의 용매를 효율적으로 재사용하고 균일한 조건을 유지하기 위해 끊임없이 실험하며 최적의 분리 기술을 구축하고 있습니다. 미래를 준비하는 연구의 방향은 친환경성과 지속 가능성에 맞춰져 있습니다. 기존의 강한 산을 사용하는 방식 대신 실생활에서 접할 수 있는 물질을 활용한 '친환경 용매(DES)' 연구가 대표적입니다. 이러한 친환경 용매는 성능 저하 없이 여러 번 재사용이 가능하여 경제성과 환경 보호라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있다는 장점이 있습니다. 버려지는 쇳가루에서 첨단 산업의 방패를 만든다는 자부심으로 진행되는 이 연구들은 장차 국내 희토류 수요의 상당 부분을 자급할 수 있는 토대가 되어 우리 아이들에게 더 나은 미래를 물려줄 것입니다.