‘물에 녹는’ 친환경 전자회로기판, 지구 구한다? [고든 정의 TECH+]

IT 혁신의 어두운 그림자 중 하나는 막대한 양의 전자 쓰레기들입니다. 최신 전자 기기에 대한 선호도가 높다 보니 매년 막대한 양의 전자 제품이 버려지는 운명을 피할 길이 없습니다. 그래도 역시 많이 버려지는 음료수 캔처럼 재활용이라도 쉽다면 다행이지만, 전자 제품은 재활용이 어려운 경우가 많습니다. 전자 기기의 핵심 부품으로 반도체, 커패시터, 저항 등 핵심 부품이 모여 있는 PCB(Printed Circuit Board·인쇄회로기판)가 대표적인 경우입니다.

사실 제품 수명이 다해 버려진 PCB에는 구리를 비롯한 여러 가지 유용한 금속과 각종 부품이 붙어 있습니다. 하지만 에폭시 수지나 유리 섬유처럼 재활용이 어려운 소재가 큰 비중을 차지한다는 것이 문제입니다. 특히 열에 강하고 다른 화학 물질로 녹일 수도 없는 유리 섬유가 문제입니다. 유리 섬유는 PCB 기판을 보호하는 든든한 기반이지만, 유용한 물질을 추출하려고 하면 성가신 방해꾼이 됩니다.

PCB 분야의 강자인 독일 인피니온과 친환경 PCB 기술 스타트업인 영국의 지바 메터리얼스(Jiva Materials)는 이 문제를 해결할 수 있는 대안을 개발했습니다. 바로 유리 섬유를 무독성, 생분해성 유기물 섬유로 대체하는 것입니다. 이들이 개발한 생분해성 섬유는 PCB 기반 소재가 될 수 있을 만큼 충분히 튼튼하지만, 뜨거운 물에 넣으면 녹으면서 흐물흐물하게 변해 (사진 참조) 그 안에 있는 유용한 물질과 부품을 쉽게 분리할 수 있습니다. 인피니온은 섬유를 사용한 PCB인 솔루보드(Soluboard)를 개발하고 상업화하기 위해 이미 500개의 프로토타입 제품을 만들었습니다. 제조사에 따르면 솔루보드의 장점은 자원 회수가 쉽다는 데서 끝나지 않습니다. 사실 제조 단계에서부터 더 친환경적입니다. 지바 메터리얼스에 따르면 연간 180억 제곱미터 면적의 PCB가 생산되는데, 이때 평균 1제곱미터 당 17.7㎏의 탄소가 배출됩니다. 솔루보드의 탄소 배출량은 이보다 60%나 적은 7.1㎏으로 상당한 양의 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다. 그리고 620g의 플라스틱을 절감해 자원 절감 효과도 있습니다.

여기까지는 좋은 이야기지만, 실제로 환경에 좋은 제품이 되기 위해서는 몇 가지 검증 과정을 거쳐야 합니다. 가장 중요한 문제는 기존의 유리 섬유를 대체할 수 있을 만큼 뛰어난 내구성을 지니고 있어야 한다는 것입니다. 유리 섬유는 내구성이 탁월하고 가벼우며 쉽게 변질되지 않는 특성을 지니고 있습니다. 불에 타지 않고 온도와 습도 변화에도 잘 버팁니다. 솔루보드가 기존의 PCB를 대체하려면 어느 정도 비슷한 성능을 지니고 있어야 합니다.

인피니온은 3가지 디자인의 프로토타입 솔루보드를 500장 정도 제작해 이를 검증하고 있습니다. 처음 적용되는 제품은 제품 개발용 보드처럼 소량 생산하는 제품입니다. 수명이 짧아도 괜찮기 때문에 처음 적용하는 제품군으로 적당합니다. 여기서 성능을 검증하면 솔루보드의 적용 범위는 더 넓어질 수 있습니다.

솔루보드의 성능과 신뢰성이 검증된다면 보급에 남은 마지막 걸림돌은 가격이 될 것입니다. 과연 성능과 가격 두 마리의 토끼를 잡아 기존의 PCB를 대체할 친환경 PCB가 될 수 있을지 미래가 주목됩니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com