지질연, LFP배터리 재활용 공정 개발
기존 방식보다 쉽고 싸고 친환경적
"기술 고도화, 기업 이전 추진하겠다"
게티이미지뱅크
전기자동차 이용이 증가함에 따라 처리해야 할 폐배터리도 덩달아 늘고 있는 가운데, 국내 연구진이 이를 친환경적으로 재활용하는 새로운 기술을 개발했다.
7일 한국지질자원연구원은 자원활용연구본부 연구진이 저온 건식 방식을 적용한 리튬·인산·철(LFP) 폐 리튬이온배터리 재활용 기술 개발에 세계 처음으로 성공했다고 밝혔다. 2030년 기준 LFP 배터리가 세계 전기차 배터리의 55% 이상을 차지할 것으로 예상돼, 재활용 기술 개발이 필수인 상황이다.
한국지질자원연구원 연구진이 개발한 새로운 공정으로 리튬이온배터리를 부분적으로 녹인(위 사진) 다음 분리해낸 리튬화합물(아래 왼쪽)과 흑연(아래 오른쪽). 지질연 제공
현재 상용화한 재활용 기술은 대부분 니켈·코발트·망간(NCM)이나 니켈·코발트·알루미늄(NCA) 배터리가 대상이다. 배터리를 기계적으로 부수고 건조하고 선별하고 열처리하는 등 복잡한 단계들을 거친다. 마지막에 흑연과 검은 가루 형태의 블랙매스가 나오는데, 재활용에는 광물을 추출할 수 있는 블랙매스가 필요하니 흑연과 분리해야 한다. 그런데 흑연을 떼낼 때 화학물질과 물이 들어가기 때문에 슬래그(찌꺼기)와 폐수가 발생한다. 배터리를 부순 다음 질소나 대기 중에서 1,400도로 녹여 코발트, 니켈, 구리 합금을 얻기도 하는데, 이 공정은 LFP로는 불가능하다.
반면 이번에 개발된 기술로는 LFP 폐배터리를 파쇄한 다음 부분적으로 녹이고 체로 걸러 블랙매스와 흑연을 80% 이상 분리·회수할 수 있다고 연구진은 설명했다. 기존 배터리 재활용 공정에 비해 훨씬 간단하다. 화학물질과 물을 쓰지 않으니 슬러지나 폐수가 나오지 않아 그만큼 친환경적이기도 하다. 녹일 때 질소를 안 써도 되고 온도를 1,200도로 낮춰도 흑연이 분리되기 때문에 이산화탄소 배출 역시 크게 줄일 수 있다고 연구진은 부연했다.
연구를 이끈 김병수 책임연구원은 "이번 기술을 NCM이나 NCA 배터리에도 적용할 수 있다. 기존 공정보다 운용이 쉽고, 저온을 사용하기 때문에 시설 투자비가 저렴하다는 장점도 있다"며 "앞으로 리튬화합물의 회수율을 고순도로 높이는 기술 고도화, 기업으로의 적극적인 기술 이전으로 친환경 자원 사업 경쟁력 확보에 최선을 다하겠다"고 말했다.
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