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[IT뉴스]햇빛으로 바닷속 '하얀 석유' 리튬 캐낸다

온카뱅크관리자

2026-05-29 11:27:31

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 <img alt="이상준 포스텍 기계공학과 교수(왼쪽)와 샤킬루르 라헤만 박사. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/29/dongascience/20260529111717094hbde.png" data-org-width="661" dmcf-mid="KKbLyQB3M7" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/29/dongascience/20260529111717094hbde.png" width="658">
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 이상준 포스텍 기계공학과 교수(왼쪽)와 샤킬루르 라헤만 박사. 포스텍 제공
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 석유만큼 중요한 자원이라는 의미에서 ‘하얀 석유’로 불리는 리튬을 햇빛만으로 추출할 수 있는 길이 열렸다. 고효율 친환경 방식으로 리튬을 거둬들일 수 있는 방법이다. 
 포스텍은 이상준 기계공학과 교수, 샤킬루르 라헤만 박사 연구팀이 햇빛을 이용해 고농도 염수에서 리튬을 선택적으로 회수하는 나노여과막 기술을 개발하고 연구 결과를 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 발표했다고 29일 밝혔다. 
 스마트폰, 전기차 등에 널리 쓰이는 리튬이온배터리의 핵심 원료인 리튬은 바다나 염분이 높은 호수에 녹아 있다. 리튬과 특성이 비슷한 마그네슘 등이 함께 녹아 있어 리튬만 정확히 골라내기 까다롭다. 
 드넓은 증발지에 염수를 가득 채운 뒤 수개월에 걸쳐 말리거나 화학약품을 대량 사용해 리튬을 분리하는 방법이 있지만 에너지와 추출 비용이 많이 들며 친환경적이지 않다. 
 연구팀은 친환경적이고 고효율적인 방식으로 리튬을 분리하기 위해 '그래핀 나노리본(GNR)'과 '광열 환원 그래핀 산화물(PrGO)'을 결합한 초미세 나노 채널을 개발했다. GNR은 나노 소재의 일종인 ‘펼쳐진 탄소나노튜브(Unzipped carbon nanotube)’에서 유래한 그래핀이고 PrGO는 광열 효과(빛 에너지를 흡수해 열에너지로 변환하는 현상)를 이용해 산소를 제거하고 환원시킨 그래핀이다. 
 연구팀이 개발한 초미세 나노 채널은 태양광 기반 계면 증발 기술과 나노 막 기술이 결합된 것으로 전원 공급 없이 리튬을 회수할 수 있다. 
 물에 녹은 이온은 주변 물 분자를 달고 이동한다. 마그네슘은 리튬보다 물 분자를 훨씬 강하게 붙잡는다. 리튬은 가벼운 백팩(물 분자) 하나만 메고 좁은 문을 통과한다면 마그네슘은 커다란 짐을 잔뜩 짊어지고 있어 좁은 문을 빠져나가지 못한다. 연구팀이 개발한 초미세 나노 채널은 리튬만 통과할 수 있다는 의미다. 
 GNR 가장자리에 있는 다양한 화학 기능기들은 리튬 이온 주변의 물 분자를 떼어내서 리튬이 빠르고 수월하게 막을 통과하도록 돕는다. PrGO는 햇빛을 열로 바꾸는 변환 능력을 이용해 나노 채널 내부 온도를 높여 리튬 이동 속도를 높인다.  
 연구팀이 기본 태양광 조건에서 나노 채널을 구동한 결과, 염수 속 리튬의 농축 효율이 기존 대비 약 28배까지 향상됐다. 
 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 리튬과 마그네슘이 분리되는 원리도 확인했다. 리튬 이온은 막을 지나는 데 필요한 에너지가 매우 낮아 빠르고 쉽게 통과할 수 있지만 마그네슘은 이동 경로가 좁고 복잡해 통과하기 어렵다는 사실을 수치해석으로 증명했다. 
 연구팀이 개발한 기술은 무한하고 친환경적인 에너지인 태양광을 동력으로 사용한다는 점에 큰 의미가 있다. 화학약품이나 거대한 증발지 없이 리튬을 추출할 수 있다. 
 이 교수는 "태양광 기반 광열 효과와 그래핀 나노구조를 결합해 리튬을 효율적으로 회수하는 플랫폼을 제시했다"며 "차세대 친환경 이온 분리 기술과 리튬 자원 확보 기술 개발에 폭넓게 활용될 것"이라고 말했다. 
 &lt;참고 자료&gt; doi.org/10.1002/adfm.202528238
 [문세영 기자 moon09@donga.com]
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