폐배터리 리튬 90% 이상 회수…미생물 활용 친환경 재활용 기술 개발

아스퍼질러스 루추엔시스(A. luchuensis FBCC-F2629) 균주의 현미경(왼쪽, 막대길이=100㎛) 및 플레이트(오른쪽) 사진. 출처 : 국립낙동강생물자원관

국내 연구진이 담수 미생물을 활용해 폐배터리에서 핵심 광물인 리튬을 90% 이상 회수하는 친환경 기술을 개발했다. 황산 등 화학약품 사용을 줄이면서 기존 공정보다 높은 회수율을 확보해 폐배터리 재활용 산업과 핵심 광물 공급망 안정화에 기여할 것으로 기대된다.

기후에너지환경부 산하 국립낙동강생물자원관은 담수 미생물을 활용해 이차전지 폐기물에서 핵심 원료인 리튬을 90% 이상 회수할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

전기자동차와 에너지저장장치(ESS) 보급이 확대되면서 리튬·니켈·코발트 등 배터리 핵심 광물 수요는 빠르게 늘고 있다. 우리나라는 이들 광물 대부분을 수입에 의존하고 있어 폐배터리 재활용을 통한 자원 확보의 중요성이 커지고 있다.

연구진은 지난해부터 국립낙동강생물자원관이 보유한 담수 미생물 가운데 폐배터리를 분쇄해 만든 '블랙파우더'에서 리튬을 효과적으로 회수할 수 있는 균주를 탐색했다. 그 결과 기존 황산 처리 방식보다 우수한 성능을 보인 아스퍼질러스 루추엔시스(Aspergillus luchuensis FBCC-F2629)를 발굴했다.

해당 균주의 배양액을 활용한 실험에서는 블랙파우드 내 리튬을 최대 90.3%까지 회수하는 데 성공했다. 이는 기존 황산 처리 공정보다 약 9~23% 높은 수준이다. 특히 미생물이 생성한 유기산을 활용한 실험에서는 리튬코발트산화물(LCO)과 니켈·망간·코발트(NMC811) 계열 블랙파우더 모두에서 90% 이상의 리튬 회수율을 확인했다.

국립낙동강생물자원관은 이번 연구 성과를 바탕으로 폐이차전지 내 유가금속 회수 기술에 대한 특허를 이달 중 등록할 계획이다. 또 미생물이 생산하는 유기산만을 활용하는 기술도 함께 개발해 미생물 배양시설이 없는 산업 현장에서도 쉽게 적용할 수 있도록 기술 상용화를 추진할 방침이다.

정유진 국립낙동강생물자원관 이용기술개발실장은 “이번 특허 기술은 황산과 같은 화학약품 사용을 줄이면서 리튬 자원의 재활용 가치를 높일 수 있는 친환경 기술”이라며 “폐배터리 재활용 산업 활성화와 핵심 광물 공급망 안정화에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. 이어 “후속 연구를 통해 산업 현장에서 활용도를 높일 수 있는 기술로 발전시켜 나가겠다”고 밝혔다.

이준희 기자 jhlee@etnews.com