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- 전 세계적으로 사용되지 않는 전기 장치의 5분의 1 미만이 수집되어 재활용
- 2019년 전 세계적으로 거의 500만 톤에 달하는 휴대폰, 프린터, PC가 폐기
- 희토류의 분리 및 재활용 복잡, 고비용. 현재 희토류의 1% 미만만이 재활용 돼
- 페어폰(Fairphone) 브랜드: 화면, 스피커, 배터리, 카메라 등 휴대폰의 개별 부품을 접착제 없이 조립

전자 폐기물을 재활용하는 방법

모든 휴대전화에는 50개 이상의 금속이 포함된 주기율표가 거의 절반 정도 들어 있으며, 예를 들어 인구 8천 5백만 독일인의 서랍에는 총 2억 대 정도의 미사용 휴대전화가 들어 있는 것으로 추정한다. 독일 환경 지원국(German Environmental Aid)에 따르면, 독일 가정은 이를 통해 금 6.2톤, 구리 3,400톤을 비축하고 있다는 것이다. 

▲ 이 보기 흉한 휴대폰 山은 실제로 진짜 금광이다.© Holzmann / DUH

그럼에도 불구하고, 전 세계적으로 사용되지 않는 전기 장치의 5분의 1 미만이 수집되어 재활용된다. 대신 UN 글로벌 전자 폐기물 모니터(Global E-Waste Monitor)에 따르면 2019년 전 세계적으로 거의 500만 톤에 달하는 휴대폰, 프린터, PC가 폐기되었다. 그리고 디지털 스크랩의 山은 지속적으로 증가하고 있다.

위험으로서의 전자 폐기물

독일의 경우 디스플레이가 깨진 수많은 휴대전화와 오래된 노트북은 대개 쓰레기 처리장에 버려지지 않고 오히려 가나나 파키스탄과 같은 가난한 나라로 배송된다. 그곳에서는 환경 보호 및 전문적인 폐기물 처리에 관한 법률이 덜 엄격하다. 장치는 결국 규제되지 않은 매립지로 보내진다. 장치에서 귀중한 구리나 금을 얻기 위해 전자 폐기물 중 일부를 모닥불에 태운다.

그러나 많은 장치에는 독소가 포함돼 있다. 예를 들어 오래된 노트북에는 여전히 독성 납이 사용됐고, 휴대폰 배터리에는 카드뮴이 포함돼 있으며, 독성 화학물질도 장치에 내장되어 있다. 이러한 독소는 매립지에 저장되면 장치에서 지하수로 스며들어 생태계에 축적된다. 전자 폐기물이 연소되면 기후에 유해한 많은 양의 가스가 방출된다. 이는 환경에 해를 끼친다.

원자재 채굴 및 가공: 희토류와 생태발자국

이러한 전기 장치의 부적절한 사용으로 인해 해당 장치에 포함된 재료는 재활용될 수 없다. 리튬, 코발트, 희토류가 시급히 필요하다. "금속은 유럽의 가치 사슬을 성공적으로 재구성하고 2050년까지 기후 보호 목표를 달성하는 데 중심적인 역할을 한다"고 루벤 가톨릭 대학교의 Liesbet Gregoir와 동료들은 설명했다.

이론적 잠재력은 엄청나다. 연구에 따르면 하이테크 금속에 대한 EU 수요의 최대 75%를 재활용으로 충당할 수 있다. 소비되는 알루미늄 또는 구리의 최대 65%, 리튬 및 코발트의 거의 80%, 2050년부터 세 가지 희토류 금속인 네오디뮴, 디스프로슘, 프라세오디뮴 중 100%를 재활용할 수 있게 될 것이다. 문제는 재활용 과정은 여전히 ​​복잡하고 비용이 많이 든다.

재활용 프로세스의 혁신

예를 들어 리튬이 있다. 배터리에 포함된 재료를 재활용하려면 여러 공정 단계가 필요하다. 게다가 절차도 아직 미성숙한 상태다. 따라서 과학자들은 보다 효율적이고 저렴한 재활용 방법을 연구하고 있다. 예를 들어, 소위 "기계화학적" 재활용에서는 배터리를 분쇄한다. 리튬을 분리하기 위해 공격적인 화학물질 대신 물, 알루미늄 및 열이 사용된다. KIT(Karlsruhe Institute of Technology)의 Oleksandr Dolotko는 “이 공정은 시중에서 판매되는 다양한 리튬 이온 배터리에 적합하다”고 말했다.

▲ 이 배터리를 파쇄하면 배터리에 포함된 리튬을 재활용할 수 있다. © Phrontis/CC-by 3.0

희토류의 분리 및 재활용 역시 복잡하고 비용이 많이 든다. 너무 비싸서 현재 희토류의 1% 미만만이 재활용된다. 하지만 이 문제도 해결 중이다. 예를 들어, 2021년 미국 연구진은 강력하고 짧은 가열을 통해 전자 폐기물에서 금속을 회수할 수 있는 플래시 줄 가열(Flash Joule Heating)을 개발했다.

▲ 이러한 희토류와 같은 금속 원료는 왜 재활용되지 않을까? © Tomihahndorf / GFDL

2024년 취리히 공과대학(ETH Zurich)의 연구원들은 테트라티오텅스텐산암모늄(tetrathiotungstate)이라는 물질이 이트륨에서 희토류 금속 유로뮴을 99.8%의 효율로 분리하는 공정을 제시했다. 취리히 연방공과대학(ETH Zurich)의 마리 페린(Marie Perrin)은 “이를 통해 우리는 몇 가지 간단한 단계만으로 이전 분리 방법보다 최소 50배 더 ​​많은 양의 유로뮴을 얻을 수 있다”고 말했다. 분리 공정은 네오디뮴이나 디스프로슘에서도 작동할 수 있다.

더 적은 수의 휴대폰을 생산하는 방법은 무엇일까?

그러나 새로운 휴대폰이 계속해서 생산되고 있기 때문에 효율적인 재활용만이 유일한 해결책은 아니다. 또한, 파손된 휴대폰은 수리하기가 어렵다. 예를 들어 스피커가 더 작동하지 않으면 휴대폰 소유자는 이를 참거나 완전히 새로운 장치를 구입해야 한다. Max Planck Institute for Iron Research의 Huan Zhao는 Deutsche Welle에게 “스마트폰은 몇 년만 지나면 쓸모 없게 될 수 있다”며 "이렇게 하면 재사용과 재처리가 거의 불가능해진다”고 설명했다.

▲ Fairphone의 모듈은 교환이 가능하다. © Fairphone/ flickr.com /CC-by 2.0

그렇기 때문에 일부 제조업체에서는 수리 가능하고 오래 지속되는 스마트폰을 시장에 출시하려고 노력하고 있다. 예를 들어 페어폰(Fairphone) 브랜드가 있다. 접근 방식은 화면, 스피커, 배터리, 카메라 등 휴대폰의 개별 부품을 접착제 없이 조립한다. 이는 더 작동하지 않는 개별 모듈을 제거하고 교체할 수 있다는 의미다. 현재 Fairphone 5에는 이러한 모듈이 총 10개 있다. 이는 휴대폰의 수명을 엄청나게 증가시켜 생산으로 인한 불필요한 온실가스를 방지한다.
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[더사이언스플러스=문광주 기자]

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