이기웅 성일하이텍(주) 연구소장

[에너지신문] 최근 국제적으로 이슈가 되고 있는 온실가스, 스모그 등의 대안으로 친환경 전기차에 대한 국가적 지원 및 관심이 크게 증가함에 따라 이차전지의 핵심원료인 리튬에 대한 중요도가 증가하고 있다.

전기차 수요증가에 따라 이차전지 주원료인 리튬의 수요가 크게 증가했지만 수급 불균형을 초래해 리튬가격 상승의 원인이 됐다.

한국은 세계 1위의 이차전지 생산국임에도 불구하고 리튬을 전량 수입하고 있다. 중국의 리튬의 수요 증가와 독점 등에 맞서 국내 이차전지 제조업체에서는 리튬 수급에 총력을 기울이고 있다. 이차전지의 주원료인 코발트, 니켈, 망간의 재활용은 상용화 되어 현재 재활용 업체에서 생산하고 있는 반면 리튬은 현재까지 상용화된 재활용 방법이 없는 실정이다.

우리나라는 2016년 리튬이차전지 시장의 40%를 점유하고 있으며, 정부에서는 2020년까지 에너지저장장치 세계 시장 점유율 30%를 목표로 관련 분야에 많은 투자를 하고 있다. 특히 리튬, 코발트, 니켈, 망간 등의 대부분의 원료는 수입에 의존하고 있는 실정으로 재활용을 통한 원료 확보가 대단히 중요하다.

‘도시광산’은 폐가전제품에서 금, 은, 백금, 리튬, 주석, 팔라듐 등 45종 금속 등의 유가금속을 추출하는 것을 의미한다. 매년 발생하는 도시광산의 규모는 연간 4조원이며, 지금까지 재활용되지 못한 누적자원은 50조원 정도로 추산된다. 금(Au)과 은(Ag) 같은 귀금속과 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn) 등의 비철금속 및 희토류 등 도시광산에서 얻을 수 있는 금속은 20여종에 이른다.

기존에는 도시광산을 통해 금속 형태로 회수하는 것에만 집중 했다면, 최근에는 트렌드가 변화하고 있다. 단순히 금속 형태로 회수하는 것뿐만 아니라 이 금속의 고순도화 또는 소재화를 통해 전기, 전자, 리튬이차전지 등에 바로적용 가능한 원료소재를 생산하는 방향으로 진행 중이다.

특히 최근 부각되고 있는 것은 중대형 리튬이차전지가 필요한 전기 자동차용 소재의 원료로 공급하는 것이다. 이는 도시광산 산업이 신재생에너지 사업의 한축으로 사업 방향이 변화되고 있다는 것을 의미한다.

성일하이텍(주)는 다쓰고 버려지는 폐리튬이차전지나 공정 중 발생하는 스크랩을 물리적으로 분해 및 분쇄하는 전처리공정 뿐만 아니라 습식제련공정을 거쳐 코발트, 니켈, 리튬, 망간의 금속 회수까지 가능하도록 사업을 확대, 전북 군산시 군장국가산업단지에서 ‘폐리튬이차전지 재활용공장’을 보유하고 있다.

자연에서 채광한 광석을 원료로 하는 것이 아니라 사용 후 폐기된 폐 리튬 이차전지를 사용해 리사이클링하고, 이것을 다시 이차전지의 원료로 공급하는 국내 최초의 ‘완전 순환형 리튬이차전지 재활용 공장’이다.

리튬이차전지 중 리튬의 경우 리튬이차전지를 제조하는 핵심 원료로써 인산리튬을 이용, 탄산리튬과 수산화리튬으로 제조한 뒤 사용한다. ‘폐리튬이차전지 재활용공장’에서는 기존의 리튬 회수공정인 해수증발공정 및 광석회수와 같이 단순하고 시간이 오래 걸리는 기술이 아닌, 2차적 기술인 폐리튬이차전지의 재활용 기술을 확보함으로써 한정적인 자원을 재사용가능한 원소재로 고순도 리튬의 회수 기술을 개발하고 있다.

이는 전구체, 이차전지, 전기자동차, 소재합성 등에 사용하는 기업에 안정적인 리튬공급, 자원 사업화를 위한 기초가 될 것이다.

성일하이텍은 2004년부터 현재까지 주로 도시광산 관련 금속을 재자원화 기술개발사업(산업통상자원부, 한국에너지기술평가원)을 수행했다. 특히 지난해 종료한 ‘주석함유 폐자원으로부터 주석을 회수하는 기술’의 경우 수행기간 3년동안 약 79억원의 매출, 국가연구개발 우수성과 100선 선정, 과학기술 우수논문상 수상 등의 실적을 얻었다.

향후 에너지자원순환 기술 발전을 위해 정부, 해체·분리 기업, 금속 회수 기업, 소재화 기업을 아우르는 클러스터 형성은 관련 산업을 전략적으로 대응하기 위해 필요하며, 이는 리튬이차전지 제조뿐만 아니라 재활용 산업에서도 세계 1위를 유지할 수 있는 밑거름이 될 것으로 확신한다.

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