습식 공정으로 ‘리튬전지 재활용-제조’ 순환 체계 구축

[기후산업국제박람회 환경 R&D 성과전시회] 한국지질자원연구원

전기자동차용 배터리 팩.

한국지질자원연구원은 광물자원의 탐사·개발·활용과 관련된 연구개발 고유 임무와 노하우를 바탕으로 인공지능(AI)·빅데이터 등 스마트 마이닝 기술을 접목한 희소금속 수요 대응 및 광물자원 탐사·개발 혁신 기술 개발, 핵심 원료 재활용과 광물 재활용, 폐배터리 등 폐자원의 유용 금속 회수, 실증 기술 개발에 적극적으로 나서고 있다. 또한 기후변화 대응을 위한 산업계 맞춤형 CCUS(이산화탄소 포집·저장·활용) 기술 개발, 지진, 화산, 산사태 등 지질 재해 대응 기술 개발을 통해 국가·사회적 현안 해결에 앞장서고 있다.

특히 전기자동차용 폐리튬이차전지의 재활용을 위한 ‘방전-해체-파쇄-분리-용매 추출(Solvent extraction; SX)’ 기술이 적용된 습식 공정을 바탕으로 종래 선진 기업의 건식 기술과는 차별화된 기술을 상용화했다. 이를 통해 폐리튬이차전지로부터 국가 전략 금속인 코발트(Co)와 리튬(Li), 니켈(Ni), 망간(Mn) 등을 고순도 화합물로 회수하며 Al, Cu, C 등도 회수해 높은 자원 재활용률의 달성뿐 아니라 재활용으로부터 리튬이온전지용 고순도 소재 제조로 순환 체계(Closed loop)를 완성했다.

한국지질자원연구원은 자원활용연구본부 내 자원회수연구센터, 순환자원연구센터에서 광물자원, 폐자원 등으로부터 유용 자원을 회수하거나 산업 원료를 생산하기 위한 기술을 연구하고 있다.

자원회수연구센터의 연구 분야는 크게 선광 분야와 제련 분야로 구분되며 선광 분야에서는 주로 유용한 물질을 농축하거나 오염 물질을 제거하는 연구를 진행하고, 제련 분야에서는 고순도의 원료 물질이나 원료 소재 등 보다 직접적인 산업 원료 생산을 위한 기술을 연구하고 있다. 순환자원연구센터에서는 산업 및 민간 부문에서 발생하는 다양한 폐기물과 부산물을 순환자원으로 활용해 유가 금속을 회수하고 물질 전환 측면에서 고부가 가치화하는 방안을 연구하고 있다. 미래 탄소중립 사회 실현을 위해 친환경 저탄소 물질 재활용 공정 연구를 수행하고 있으며 그중에서도 리튬이온전지 재활용을 위해 친환경 공정을 활용해 금속을 회수하거나 배터리 제조 원료를 생산하기 위한 기술을 연구하고 있다.