골칫덩어리 오염수서 ‘리튬’ 추출 성공

KITECH 연구팀 기술개발 성공

정다운(왼쪽) 박사가 증산발전 소자 모듈을 살펴보고 있다. [한국생산기술연구원 제공]

바닷물을 식수로 전환하는 해수담수화 공정 후 버려지는 고염도 농축수가 새로운 문제로 떠오르고 있다.

전 세계 1일 농축수 생산량은 2019년 기준 약 1억4200만톤(t)으로, 국내에서도 하루 7만5000여톤의 농축수가 버려지고 있다.

한국생산기술연구원(KITECH) 정다운 박사팀은 담수화 공정 후 폐기되는 농축수로부터 담수와 고순도 리튬을 얻을 수 있는 ‘순환형 에너지 시스템’을 개발했다. 연구팀은 먼저 전기투석 방식의 담수화 시스템의 경우 높은 전류를 필요로 하지 않는다는 점에 착안해 ‘증산발전 소자’를 개발했다.

증산발전 소자는 한 쪽에 물을 주입하면 모세관 현상에 의해 반대쪽 건조한 방향으로 물이 흐르면서 그 차이로 전기를 생산하게 된다.

개발한 증산발전 소자에 전기투석 장치를 연결해 고수율의 담수와 리튬을 얻는 ‘순환형 에너지 시스템’을 개발하는 데 성공했다.

장치 내부에는 2개의 특수 멤브레인(분리막)을 삽입해 중앙에 바닷물을 주입하면 계속 순환하면서 한쪽에는 담수가, 다른 한쪽에는 리튬 농축수가 만들어지는 구조다. 연구팀은 리튬을 분리해 분말화 하는 공정도 함께 개발했다.

생산된 리튬 분말은 세라믹연구원 공인인증 결과, 실용화 가능한 수준인 99.6%의 고순도를 구현, 현재 기업과 함께 리튬 생산 규모를 키우기 위한 연구를 추진하고 있다. 또한 해수 외에도 폐배터리, 폐전자기기를 분쇄해 나오는 블랙파우더로부터 리튬만 선택적으로 분리하는 응용기술 개발도 기획 중이다.

정다운 박사는 “개발된 순환형 에너지 시스템은 전기와 식수를 동시에 얻을 수 있어 물이 부족한 지역이나 우주선과 같은 특수 환경에서도 활용 가능한 시스템”이라며 “다른 생산방식보다 저렴한 비용으로 고순도 리튬까지 추출할 수 있어 경제성 있는 리튬 생산을 위해 기업과의 스케일업 연구를 추진 중” 이라고 했다. 구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com