카바이드

[2021 KIGAM Tech-Biz 파트너링] 텅스텐 카바이드 스크랩의 파쇄 방법, 산화구리의 회수방법 및 텅스텐과 코발트의 회수방법

텅스텐은 주요 산업 전반에서 필수적으로 사용되는 희유금속으로, 최근 수요 증가와 원광 품위 하락으로 인해 재활용 기술의 중요성이 그 어느 때보다 강조되고 있습니다. 현재 텅스텐 공급의 약 34%는 스크랩을 통한 2차 자원에서 얻어지고 있는데, 원광 처리 비용이 상승함에 따라 이러한 순환 자원의 가치는 더욱 높아지는 추세입니다. 특히 공구용 인서트나 내마모 부품으로 사용되는 하드 스크랩은 재활용이 까다롭지만, 고부가가치 자원 확보를 위해 반드시 해결해야 할 과제로 꼽힙니다. 하드 스크랩은 소프트 스크랩에 비해 부피가 크고 단단하여 미세하게 분쇄하는 과정에서 막대한 에너지와 고가의 설비가 소요됩니다. 기존의 상업적 방식인 아연법은 고온 진공 환경에서 조업이 이루어져 공정이 까다롭고 에너지 소비가 큽니다. 또한 기존의 알루미늄 플럭스법 역시 별도의 산화 공정을 추가로 거쳐야 하는 번거로움이 있어, 산업계에서는 보다 경제적이고 효율적인 하드 스크랩 처리 기술의 등장을 오랫동안 기다려 왔습니다. 이번에 개발된 산화구리 플럭스 배소법은 1,100도 내외의 대기 조건에서 가열하여 하드 스크랩을 산화물 형태로 변환시키는 혁신적인 방식입니다. 진공 설비가 필요 없어 초기 투자비와 유지비가 저렴하며, 공정 시간이 1시간 이내로 짧아 생산성이 매우 높습니다. 무엇보다 배소 후 생성된 구리를 다시 산화시켜 공정에 재투입할 수 있는 순환형 모델을 구축함으로써 자원 소모를 최소화하고 경제성을 극대화했다는 점이 가장 큰 특징입니다. 이 기술은 기존 아연법이나 알루미늄 플럭스법과 비교했을 때 공정 난이도가 낮으면서도 고품질의 금속 산화물을 얻을 수 있다는 특장점이 있습니다. 산화구리 플럭스 배소법을 활용하면 텅스텐 카바이드 코발트와 같은 강한 기계적 특성을 지닌 소재도 효율적으로 산화 및 미분화가 가능합니다. 또한 폐수 처리가 수반되기는 하지만, 유가 금속을 분리 회수함으로써 자원 회수 효율을 극대화할 수 있습니다. 이는 복잡한 공정 단계를 획기적으로 줄이는 결과로 이어집니다. 현재 전 세계 텅스텐 공급의 80% 이상을 중국이 차지하고 있으며, 자원 독점화와 가격 급등으로 인해 안정적인 공급망 확보가 시급한 실정입니다. 우리나라는 하드 스크랩 재활용 기술의 부족으로 상당량의 자원을 해외로 수출하고 있지만, 이번에 개발된 신기술이 상용화되면 국내에서도 고부가가치 텅스텐 자원을 직접 확보할 수 있게 됩니다. 이는 초경합금을 비롯해 합금강, 초합금 등 텅스텐이 사용되는 다양한 산업군에 긍정적인 파급 효과를 미치며 국가 전략 자립도를 높일 것입니다.