[르포] 배터리 소재 ‘블랙 매스’ 연 5000t 만드는 DS단석

리튬이온배터리 재활용 공장 준공
“연 3만톤 생산 시 후공정도 진출”

지난 9일 전북 군산국가산업단지에 있는 자원 순환 기업 DS단석 1공장. 재생 연(납)을 주로 생산하는 1공장 옆 유휴부지에 직사각형 모양의 리튬이온배터리(LIB·Lithium Ion Battery) 재활용 공장이 이날 준공됐다. 2000㎡(604평) 규모인 이 공장은 다음 달 본격 가동을 앞두고 막바지 시험 가동이 한창이었다.

재활용 공장에서는 연간 5000톤(t)의 ‘블랙 매스(black mass·검은 가루)’가 생산된다. 약 8000t의 스마트폰·전기차 폐배터리를 분해·파쇄해 추출한 것이다. 블랙 매스는 2차전지(배터리) 제조사가 배터리 소재로 활용한다. 글로벌 시장조사기업 리서치앤마켓스는 블랙 매스 시장 규모가 2022년 92억2051만달러(12조5000억원)에서 2031년 529억870만달러(71조5000만원)까지 성장할 것으로 전망했다.

DS단석은 배터리 소재로 활용되는 블랙 매스(사진)를 연 5000톤 생산할 수 있는 LIB 재활용 공장을 지난 9일 준공했다./군산=공동취재단

DS단석 군산1공장 전경. 도로변에 직사각형 모양으로 완공된 곳이 LIB 재활용 공장(왼쪽)이다. /DS단석 제공

블랙 매스를 만들기 위해서는 폐배터리를 방전시킨 뒤 전처리 → 파쇄 → 소성(열분해) → 분쇄 → 선별 등의 과정을 거친다. 김동관 DS단석 군산1공장 생산부 차장은 “불순물을 제거하는 공정을 여섯 단계나 거치기 때문에 경쟁사보다 순도가 높은 블랙 매스를 생산할 수 있다”고 말했다.

DS단석이 LIB 재활용에 뛰어들면서 2차전지 시장에 출사표를 던졌다. 바이오디젤(경유), 바이오중유 등 바이오에너지(작년 기준 매출 비중 63%)와 함께 회사의 또 다른 축인 납축전지 재활용 사업(매출 비중 23%) 경험·노하우를 활용한 신사업이다.

폐배터리 재활용 사업은 원재료를 충분히 확보하는 것이 핵심인데, DS단석은 기존 폐납축전지 수급망을 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 회사는 블랙 매스를 확보하기 위해 중장기적으론 국내뿐만 아니라 말레이시아, 베트남 등 글로벌 생산 거점을 구축해 활용하겠다는 구상이다.

그래픽=정서희

DS단석은 습식 제련으로 블랙 매스 속에서 니켈, 코발트, 망간 등의 희소 금속을 분리하는 후처리 공정에도 진출한다는 계획이다. 사업 시작 시점은 2025~2026년을 목표로 한다. 김종완 DS단석 대표는 “생산여력이 연 3만~5만톤 정도가 되면 습식 공정은 물론, (각 원료를 섞는) 전구체 제조로도 사업을 확대할 것”이라고 말했다. DS단석은 LIB와 함께 신(新)2차전지로 활용되는 리튬인산철배터리(LFP) 양극재 사업 진출도 검토 중이다.

한승욱 DS단석 회장은 “기존에 납배터리에서 LIB 사업으로 진입하는 첫발을 뗐다. 급하게 가지 않고 한 발, 한 발 계획대로 가겠다”고 말했다.

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