▲ 개발된 단백질 흡착제를 통한 선택적 희토류 회수 사이클

전기·촉매·광학 등 다양한 산업 분야에서 필요하지만 생산이 제한적인 희토류를 폐기물에서 선택적으로 회수 할 수 있는 단백질 흡착제가 개발돼 공급 부족 해결에 도움이 될 전망이다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 광주과학기술원 권인찬 교수 연구팀이 희토류를 회수할 수 있는 단백질 흡착제를 개발했다고 19일 밝혔다.

권인찬 교수 연구팀은 희토류를 선택적으로 강하게 결합하는 단백질과 온도 조절을 통해 재사용이 가능한 단백질을 융합해 용매 사용없이 희토류를 회수 할 수 있는 흡착제를 개발했다.

최근 희토류를 산업폐기물에서 회수해 생산 부족 문제를 해결하려고 했으나, 사용한 흡착제나 용매가 환경오염의 원인이 되는 한계가 존재했다. 또한 산업폐기물 내 희토류는 소량 존재하고, 마그네슘·구리 등의 희토류가 아닌 원소들이 다량 포함돼 있어서 희토류만을 선택적으로 회수하는 것이 어려웠다.

연구팀은 희토류에 선택적 결합 및 탈착이 가능한 단백질과 온도에 따라 졸-젤 (Sol-Gel) 상변이가 되는 단백질을 융합해 희토류만을 선택적으로 회수 가능하고, 용매 사용 없이 반복 사용이 가능한 단백질 흡착제를 개발했다. 개발된 단백질 흡착제는 자연적으로 분해가 되어 환경오염의 문제도 최소화 할 수 있다.

13종의 희토류 원소와 과량의 비희토류 원소 혼합물에 개발한 단백질 흡착제를 적용, 실험실 조건에서 90% 이상의 희토류를 회수하고 비희토류는 거의 회수되지 않아 선택적 회수가 가능하다.

또한 일정 횟수 반복 사용해도 희토류 회수 효율이 유지돼 흡착제의 활용 가능성을 확인했다. 산업폐기물인 철강 슬래그에 존재하는 15종의 희토류에 대해 80% 이상 회수해 산업에서의 사용 가능성을 기대하고 있다.

권인찬 교수는 “이번 단백질 흡착제는 친환경적이고 선태적이며, 재사용이 가능한 희토류 회수용 흡탁제개 개발 된 것이 큰 장점이다. 향후 실용화를 위해서는 단백질 흡착제 생산 및 적용 규모 확대에 대한 더 많은 연구가 필요하다”고 말했다.

한편, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터 ·중견연구와 C1 가스리파이너리 사업단의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 화학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈 (Advanced Functional Materials)’12월 26일 게재(온라인) 됐다.