희귀 금속 리튬, 바닷물서 무한 생산

희귀 금속 리튬, 바닷물서 무한 생산

■ 포스텍, 이온 농도 분극 현상 이용 입자 분리 장치 개발

휴대폰이나 노트북의 배터리 필수 소재로 쓰이지만, 전량 해외에서 수입하는 희유 금속인 리튬을 거의 무한한 바닷물에서 뽑아내는 기술이 개발됐다. 바다는 2300억톤의 리튬이 녹아 있는 천연 리튬 저장고이다.

임근배 포스텍 교수(기계 공학과)와 전형국씨 연구팀은 나노 채널 주변에서 발생하는 이온 농도 분극 현상을 이용한 입자 분리 장치를 개발했다고 23일 밝혔다. 이 연구 성과는 네이처의 자매지인 온라인 저널 `사이언티픽 리포트(Scientific Reports)` 최신호에 소개됐다.

이온 농도 분극 현상은 나노 채널이나 이온 투과막 주변에서 특정 이온들이 이동하면서 막 주변 이온 농도가 분리되는 현상을 말한다. 연구팀은 이 현상에 의해 생기는 입자의 반발을 분석, 이 반발력을 이용해 마이크로미터에서 나노 미터 크기의 입자들을 분리했다. 물질이 전기장 속에서 이동 속도가 다른 것을 이용해 물질을 분리하는 전기 영동법을 활용한 것이다.

■ 간단하고 값싼 장치로 리튬 생산 가능하다.

이 방법은 외부 전극을 이용하기 때문에 기존 전기 영동법의 가장 큰 문제로 지적됐던 기포 문제를 해결하면서 간단하고 값싼 장치로 만들 수 있다. 특히 아주 작은 구역에 20배 이상의 전기장을 집중시킬 수 있어, 분리 효율이 높은 것이 장점이다.

임근배 교수는 "이번 연구는 특히 이온 농도 분극 현상에서 일어나는 입자간 반발력을 실험적, 이론적, 수치 해석적으로 분석해 원리를 밝혔다는 점에서 학술적 의의를 평가받고 있다"며 "다양한 크기의 샘플을 분리하는데 성공해 생화학 분석 장치나 검출 장치로도 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

특히 손바닥 위 실험실로 불리는 랩온어칩에 적용해, 단백질, DNA 같은 다양한 분자를 분리하는 것은 물론 바닷물에서의 리튬 분리 등 자원 회수에도 쓸 수 있어 산업적 활용도가 높을 것으로 기대된다. (디지털타임스, 입력: 2013.12.23일)