재자원화

[2020 한국지질자원연구원 Geo Tech Biz Partnering] 서용재 박사 기술소개

희유금속은 흔히 '산업의 비타민'이라 불리며, 아주 적은 양으로도 소재의 품질과 성능을 획기적으로 개선하는 역할을 수행합니다. 현대 산업에서 그 수요는 날로 급증하고 있지만, 매장량이 한정적이고 특정 지역에 편중되어 있어 국가 간의 자원 확보 경쟁이 매우 치열하게 전개되고 있습니다. 특히 중국과 같은 자원 대국이 관련 자원을 독점하려는 시도를 이어가는 상황에서, 우리나라와 같이 자원이 부족한 국가들은 고도화된 소재 기술력을 바탕으로 폐광석 재자원화나 대체재 개발을 통해 국가 경쟁력을 강화하는 데 총력을 기울이고 있습니다. 텅스텐은 각종 특수강, 절삭 공구, 정밀 기계 및 촉매 등 다방면에서 활용되는 필수 금속입니다. 유럽 연합을 비롯한 전 세계 주요 산업국들은 일찍이 이를 전략적 원자재로 지정하여 엄격하게 관리해 왔으며, 최근 자원 고갈에 대한 우려와 가격 변동성 확대로 인해 재자원화의 중요성이 그 어느 때보다 높게 평가받고 있습니다. 통계적으로도 세계 시장 내 텅스텐 스크랩의 공급 비중은 꾸준히 상승하는 추세이며, 앞으로 기술 발전에 따른 스크랩 재자원화율은 더욱 높아져 첨단 산업 분야의 안정적인 원료 공급원 역할을 수행할 것으로 기대됩니다. 텅스텐 카바이드와 같은 하드 스크랩은 강도와 인성이 매우 뛰어나기 때문에 이를 재자원화하기 위해서는 효과적인 분말화 과정이 필수적입니다. 현재 상용화된 대표적인 기술로는 진공 상태에서 고온으로 가열하는 아연법이 있으며, 지난 2010년에 개발된 알루미늄 플럭스 합금법 또한 존재합니다. 하지만 전 세계 공구용 텅스텐 시장의 80~90% 이상을 차지하는 하드 스크랩을 보다 경제적이고 효율적으로 처리하기 위해서는 기존 공정의 한계를 뛰어넘어 대량의 스크랩을 미세 분말로 쪼개는 새로운 차원의 분말화 기술이 요구되고 있습니다. 이번에 새롭게 제시된 산화구리 플럭스법은 공기 중에서 직접 가열하여 복합 산화물을 생성하는 혁신적인 공정입니다. 기존의 진공 설비가 필요하지 않아 에너지 효율이 매우 높으며, 1,200℃ 이하의 상압 환경에서 조업이 가능해 공정의 난이도가 낮고 경제적이라는 장점이 있습니다. 이 기술을 통해 얻은 100μm 수준의 텅스텐 금속 산화물 분말은 회수율이 우수할 뿐만 아니라, 공구용 합금이나 초합금 등 다양한 분야로 확장 적용이 가능하여 재자원화 기술의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있습니다. 전 세계적으로 텅스텐 재자원화에 관한 특허 경쟁은 중국과 미국을 필두로 일본과 한국이 뒤를 잇는 양상을 보입니다. 한국지질자원연구원은 초경합금 제조 및 재자원화 분야에서 다수의 핵심 특허를 보유하며 글로벌 기술 우위를 점하고 있습니다. 이러한 재자원화 기술은 단순히 자원을 회수하는 것을 넘어, 자원 안보를 강화하고 환경 오염을 최소화하여 인류의 더 나은 미래를 실현하는 핵심 솔루션이 됩니다. 연구원의 끊임없는 기술 혁신은 사회적 이슈를 해결하고 풍요로운 내일을 만드는 밑거름이 될 것이며, 지속 가능한 성장을 이끄는 리더 역할을 지속할 것입니다.