KIGAM 한국지질자원연구원

경제성 높고 친환경적인 몰리브덴 국내에서 자립으로 생산한다

윤활제용 몰리브데나이트(MoS2 98%, d50 1-5㎛) 제조 기술 개발

‘몰리브덴’은 그 특성이 매우 우수해 특수 합금, 반도체의 소재, 촉매 그리고 윤활제 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 특히 정밀산업, 고속철도, 항공산업이 발전함에 따라 몰리브덴을 활용한 ‘고체 윤활제’의 중요성이 나날이 증가하는 추세다. 하지만 우리나라는 몰리브덴의 자체 수급률이 낮아, 연간 9천억 원에 해당하는 양을 수입에 의존하고 있다.

이러한 가운데 KIGAM 광물자원본부 자원회수연구센터 전호석 박사는 몰리브덴을 자체적으로 수급하는 기술을 개발하는 데 성공했다. 이황화 몰리브덴(MoS2)이 98% 이상인 고품위 몰리브덴을 생산하는 선별 기술이며, 다양한 용도로 사용이 가능해 부가가치가 높은 산업분야에서 경쟁 우위를 선점할 수 있을 것으로 기대된다. 광산 현장에서 광물을 선별해, 고품위 광물로 향상시키는 일은 매우 어렵다. 특히 윤활제로 사용하는 몰리브덴의 경우, 물리적 선별법으로는 고품위(MoS2 98% 이상)로 생산할 수 없다는 인식이 깔려 있었다. 외국의 경우에는 광산에서 회수한 몰리브덴 정광을 산·알칼리 침출로 불순물을 녹여내는 ‘습식제련’을 적용하여, 윤활제 고품위 몰리브덴을 생산하고 있다. 

KIGAM은 충북 제천에 소재한 ㈜NMC와 공동으로 고품위 윤활제용 몰리브덴 정광을 물리적 선별법만으로 생산하는 기술을 개발하는 데 성공했다. 본 연구에서는 기존의 부유선별(액체를 이용해 개체를 분리하는 방법) 기술을 응용했으며, 이를 통해 고체 윤활제용에 적합한 고품위 몰리브덴 정광을 생산하는 ‘고도 부유선별 시스템’을 개발할 수 있었다.

개발 과정은 다음과 같다. 우선 연구팀은 분리 과정에서 존재하는 불순물을 완전히 제거했다. 그 후 단체 분리가 되지 않은 입자와 몰리브덴의 층과 층 사이에 존재하는 극 미립의 불순물이 밖으로 나오도록 하는 분쇄 메카니즘을 개발했다. 또 다시, 이들 불순물이 다시 층과 층 사이로 유입되는 것을 방지하기 위해 친수화 기술을 적용, 최종적으로 모든 불순물을 효율적으로 제거할 수 있는 고도 부유선별 기술을 개발했다. 본 연구에서 개발된 기술은 외국에서 사용하는 윤활제용 고품위 몰리브덴 제조기술과 많이 다르다. 

외국 기술의 경우 부유선별을 통해 회수된 정광을 대상으로, 산·알칼리로 침출법을 적용하여 고품위 몰리브덴 정광을 생산한다. 반면 KIGAM에서 개발한 기술은 물리적 선별 기술만을 적용해, 고품위 몰리브덴 정광을 생산할 수 있다. 여러 과정을 거치지 않아 비용 발생을 줄일 수 있으며, 산·알칼리와 같은 화학용품을 사용하지 않아 물성변화도 없으며, 또한 환경문제도 발생하지 않는다. 다양한 산업이 성장 추세를 보임에 따라, 고체 윤활제의 사용량이 매년 증가하고 있다. 현재는 고체 윤활제로 사용하는 몰리브덴을 전량 수입에 의존하고 있는데, 본 기술을 통해 수입 의존량을 줄일 수 있을 것으로 기대한다. 또한, 몰리브덴을 안정적으로 공급할 수 있어 관련 산업의 경쟁력이 강화될 수 있는 기반을 마련할 것으로 보인다. 

본 기술을 개발한 가장 큰 목적은 페로몰리용 몰리브덴의 가격 가치가 3,000만 원에서 800만 원까지 급감했다는 데 있다. 가치가 하락하면서 광산 업체는 이익이 발생하지 않아 대체 기술을 확보할 필요가 있었다. 이와 같은 상황에서 KIGAM과 ㈜NMC는 몰리브덴 중 가장 부가가치가 높은 분야인, 윤활제용 고품위 몰리브덴 정광을 생산하는 기술을 개발했다. 이를 통해 페로몰리용 몰리브덴을 통해 얻을 수 있는 가치보다 약 4배 이상인 3,000만 원의 수익을 창출할 수 있었다.특히 본 기술은 국내뿐만 아니라, 아시아 및 유럽 등으로 수출될 가능성이 높아 많은 이익을 창출할 것으로 기대된다.