한국원자력연구원(이하 원자력연)이 버려지는 리튬인산철(LFP) 배터리에서 리튬을 고순도로 뽑아내는 친환경 재활용 기술을 개발, 상용화에 나선다.
전기차와 에너지저장장치(ESS) 시장이 커지면서 저렴하고 안전한 LFP 배터리 수요는 급증함에 따라 국내 LFP 폐배터리 재활용 시장은 2024년 1000억 원 규모에서 2035년에는 20조 원 규모로 성장할 전망이다.
원자력연은 김성욱·김형섭 박사 연구팀이 개발한 ‘다중음이온계 리튬이차전지 양극재 재활용 방법 및 장치’ 기술을 산업용 정밀 여과시스템 전문기업 ㈜그린코어이엔씨에 이전하는 기술실시계약을 6일 체결했다.
이번 계약은 정액기술료 1억 5000만 원과 매출액 2%를 경상기술료로 받는 조건으로, 관련 특허 1건을 포함한다.
이 기술은 LFP 배터리 제조 과정에서 발생하는 불량품이나 수명이 다한 폐양극재에서 리튬을 선택적으로 추출해 회수하는 공정과 장치가 핵심이다.
기존 리튬 회수 기술은 습식 침출이나 고온 열처리 방식을 사용해 처리 단계가 복잡하고 불순물을 제거하기 어려웠다.
반면 이 기술은 염소화 반응을 적용해 경제성과 친환경성을 동시에 확보했다.
연구팀은 LFP 폐배터리 양극 소재를 염소가스와 저온에서 반응시켜 리튬만 분리할 수 있는 수용액으로 바꾸고, 이를 고체와 액체로 분리하는 공정을 거쳐 추출한 리튬을 탄산리튬이나 수산화리튬으로 전환해 최종 회수했다.
이 기술을 이용하면 폐배터리 양극 소재에 있는 고순도 리튬 95% 이상을 추출할 수 있다.
특히 리튬을 분리하고 남은 전이금속 성분도 새 배터리의 원료로 재사용할 수 있다.
아울러 공정 후 발생하는 부산물도 기존의 산성 폐수가 아닌 소금물(NaCl) 형태로 배출해 환경 부담을 획기적으로 줄였다.
임인철 한국원자력연구원 부원장은 “이번 기술은 최근 LFP 배터리 투자 확대와 자원순환 정책 변화에 대응하는 핵심 기술이다”며 “상용화를 통해 국내 배터리 산업 경쟁력 강화에 기여하겠다”고 말했다.
