폐기물서 배터리 원료 뽑는 기술, 국내 연구진이 개발했다

황산 쓰는 기존 방법보다 친환경적
재추출 원료 순도 99.5% 정도로 높아

한국지질자원연구원 자원활용연구본부 소속 류태공 책임연구원. /한국지질자원연구원 제공

리튬이차전지를 만드는 과정에서 나오는 폐기물에서 고순도 원료를 뽑아내 재자원화하고 환경 오염을 줄일 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 이차전지는 충전과 재활용이 가능한 배터리로 스마트폰, 전기차 등에 반드시 필요한 부품이다.

2일 한국지질자원연구원(지질연)에 따르면 류태공 자원활용연구본부 책임연구원 연구팀은 리튬이차전지 제조공정에서 나오는 폐기물에서 유가자원을 회수하는 친환경 자원순환기술 개발에 성공했다. 이 유가자원은 또 다른 리튬이차전지를 만드는 데 다시 사용할 수 있다.

연구팀은 폐 반응용기에서 NCM 전구체, 탄산리튬, 수산화리튬 등 리튬이차전지 제조에 필요한 재료들을 99.5% 이상의 고순도 상태로 추출했다. 반응용기는 리튬이차전지를 만들 때 반드시 쓰이는 도구다. 반응용기에 각종 재료를 넣고 고온가열하면 리튬이차전지 구성품 중 하나인 양극재가 만들어진다.

그런데 고온가열 과정에서 재료들이 검게 타면서 반응용기 표면에 달라붙는다. 기존에는 황산을 써서 달라붙은 재료를 벗겨내고 반응용기를 청소해 재활용했다. 문제는 황산이 물과 토양을 오염시키는 환경 파괴의 주요 원인이라는 점이다.

류태공 책임연구원 연구팀이 폐 반응용기에서 추출한 고순도 재료들. /한국지질자원연구원 제공

연구팀은 ‘친환경 습식 전환 기술’을 통해 폐 반응용기 재활용 과정에서 황산 사용량을 5분의 1 수준으로 줄였다. 이 기술을 쓰면 황산을 쓸 때보다 폐 반응용기에서 더 많은 리튬이차전지 재료를 재생산할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 기존 기술보다 환경 친화적이면서 효율도 높다는 뜻이다.

또 연구팀은 폐 반응용기에서 회수한 리튬용액을 반도체 제조 공정의 부산물인 불화물폐액과 혼합·분리해 불화리튬을 제조했다. 불화리튬은 리튬이차전지를 비롯해 광학유리, 용융제 등을 만드는 데 쓰이는 재료로 활용도가 매우 높다.

류 책임연구원은 “리튬이차전지 제조 산업에서 배출되는 다양한 폐기물의 처리 문제와 환경오염에 대해 고민한 끝에 이번 기술을 개발했다”며 “최근 리튬이차전지 제조에 필요한 핵심광물이 전 세계적으로 품귀인 상황에서 이 기술이 산업 현장에서 한정된 자원을 최대한 효율적으로 쓰는 데 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

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