플라즈마로 리튬 추출 효율 3배 높였다

한국핵융합에너지연구원

논문 1저자인 양종근 핵융합연 플라즈마기술연구소 연구원. 핵융합연 제공

국내 연구진이 플라즈마 기술을 활용해 2차전지의 주요 재료인 리튬의 추출 효율을 높였다.

한국핵융합에너지연구원(핵융합연)은 플라즈마기술연구소 연구팀이 리튬 추출 과정에 이산화탄소(CO2) 마이크로파 플라스마 기술을 적용해 기존 리튬 추출 방식보다 3배 많은 리튬을 추출하는 데 성공해 국제 학술지 '디솔리네이션'에 지난해 12월 발표했다고 31일 밝혔다.

리튬 추출은 리튬이 포함된 염수(鹽水)에 탄산나트륨(Na2CO3)을 혼합해 리튬과 이산화탄소가 결합된 탄산리튬(Li2CO3)으로 추출하는 방식으로 이뤄진다. 이 방식은 추출된 탄산리튬에 섞인 나트륨 분순물을 제거하기 위한 추가 공정이 필요하다는 단점이 있다. 

염수에 탄산나트륨 대신 이산화탄소 가스를 주입하는 방식이 대안으로 활용되지만 이 역시 염소와 리튬이 결합된 리튬염이 존재하는 염수에서는 추출률이 낮다는 문제가 있다.

플라즈마기술연구소 연구팀은 이산화탄소를 이온화시켜 플라즈마 상태로 리튬을 추출하는 이산화탄소 마이크로파 플라즈마 기술을 활용했다. 

모의 염수를 통해 비교 실험을 수행한 결과 기존 추출법에 비해 플라즈마 기술을 적용했을 때 리튬 추출 효율이 3배 높았다. 이산화탄소 가스를 직접 주입하는 실험의 리튬 추출률은 10.3%였다. 이산화탄소 플라즈마로 처리하자 추출률이 27.87%로 상승했다. 

핵융합연은 "리튬을 추출하는 과정에 플라즈마 기술을 적용해 기존 방식 대비 개선된 추출 효율을 확인한 것은 이번 연구가 처음"이라고 밝혔다. 

연구팀은 "플라즈마를 활용한 리튬 추출 공정을 통해 현재 리튬 추출이 이루어지는 염호보다 리튬 농도가 낮은 바닷물에서도 효율적으로 리튬을 추출할 수 있는 기술을 개발할 수 있을 것"이라며 기대감을 보였다. 

[박건희 기자 wissen@donga.com]