국립금오공과대학교(총장 김상호) 재료공학부 최청룡 교수 연구팀(고분자공학전공)이 김건우 교수(영남대 화학공학과), 김진곤 교수(POSTECH 화학공학과)와의 공동연구를 통해 간단한 공정만으로 전자소자의 폐기물을 재활용 할 수 있는 ‘유연 전자소자의 화학적 재활용 기술’을 개발했다.

연구팀은 재활용 용매에 전자 폐기물을 담그는 단일 공정만으로 화학적 재활용 및 회수가 가능한 신개념 소재 및 공정을 개발했다. 이는 물리적인 분리를 거쳐 재활용하던 기존 방식과 달리, 화학적·자발적 층분리를 유도해 기존 유연 전자소자의 폐기물 처리 한계를 극복하여 높은 수율로 원재료를 회수할 수 있는 기술을 확보한 것이다.

유연 전자소자 분야는 최근 웨어러블 기기 및 전자 피부(e-skin) 등에 널리 활용되며 급성장했지만, 대부분 수명이 짧고 기판과 전도체 등 여러 소재가 복잡하게 결합되어 있어 사용 후 분리 및 재활용이 어렵다. 또한 기존 기기들은 주로 석유화학 기반의 고분자를 사용했기 때문에 막대한 전자폐기물과 탄소배출 문제를 야기해 왔다.

  연구팀은 이러한 문제 해결을 위해 천연에서 유래한 소재들로 전자소자를 개발하고, 이를 효과적으로 재활용 할 수 있는 새로운 방법을 제안했다. 연구팀은 수명이 다한 기기를 친환경 혼합 용매에 담그면 각 구성 요소가 스스로 층을 나뉘며 분해되어, 복잡한 물리적 공정 없이도 고순도의 원료 및 재활용 용매를 회수할 수 있음을 보였다. 특히 회수된 친환경 원료들을 그대로 재사용하여 다양한 소자 및 센서 등을 제작하고, 이들이 초기 기기와 동일한 성능을 구현하는 자원 순환의 전 과정을 실제 입증했다. 따라서 해당 연구는 복잡한 다중 소재 전자기기의 재활용 한계를 극복하고, 지속 가능한 차세대 전자 소재 설계 전반에 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대된다.

논문 제1저자인 국립금오공대 이성민 학생(고분자공학과 석사과정)은 “화학적 재활용을 도입해 기존의 전자소자 재활용 한계를 극복하고, 친환경 원료와 용매로 자원 순환을 구현하는 차세대 전자 소재의 가능성을 보여주게 돼 뜻깊다.”고 전했다.

  이번 연구는‘One-Pot and Closed-Loop Recycling of Biomass-Derived Soft Electronics Toward Zero e-waste(바이오매스 유래 유연 전자소자 개발 및 폐기물 감축을 위한 재활용)’이라는 제목으로, 재료 분야의 저명 국제학술지 ‘Small’(JCR 상위 7%)에 3월 3일자로 게재됐으며, 표지논문(back Cover)으로도 선정됐다. 한국연구재단의 우수신진연구자사업, 리더연구와 경상북도 RISE사업의 지원을 받아 수행됐다.  

☞ 논문 바로가기: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202511832