공정 한번이면 끝…폐배터리 리튬·니켈·코발트 동시 분리

[아산=뉴시스]최영민 기자 = 순천향대학교 에너지공학과 조용현 교수팀이 폐배터리 속 리튬(Li), 니켈(Ni), 코발트(Co)를 한번의 공정으로 동시에 분리해내는 전기화학 기반 신기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

조 교수팀에 따르면 이번 연구 결과는 세계적 학술지 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)(IF 13.2, 환경공학 분야 상위 3%)에 게재됐다.

기존의 금속 회수는 여러 단계를 거치는 복잡한 화학공정이 필요했다.

연구팀은 '원스텝(One-step) 전기화학 분리 시스템'을 통해 이 같은 과정을 단 한번의 전기화학 반응으로 단축했다. 핵심은 연구팀이 자체 개발한 '기능성 분리막'이다.

이 분리막은 금속이온의 크기와 전하 특성을 정밀하게 구분해 리튬은 통과시키고 니켈과 코발트는 걸러내는 역할을 한다. 또 연구에서는 금속이온을 제어하기 위해 활용되는 화학적 결합 조절제(EDTA)를 함께 사용해 니켈이 특정 조건에서 다른 성질을 갖도록 만들어 리튬·니켈·코발트를 각기 다른 통로로 스스로 나뉘게 하는 정교한 시스템을 구현했다.

이 기술을 적용한 시스템에서는 리튬 98.3%, 니켈 78.0%, 코발트 77.3%를 효율적으로 분리할 수 있었다. 에너지 소비량은 기존 공정보다 약 80% 이상 줄어드는 효율을 보였다. 실제 배터리에서 추출한 용액과 유사한 조건에서도 안정적으로 작동해 상용 폐배터리 재활용 공정으로의 확장 가능성을 입증했다.

조 교수는 "이번 기술은 복잡한 화학처리 없이도 전기적 방식으로 여러 금속을 동시에 분리할 수 있는 첫 사례로 리튬·니켈·코발트 같은 핵심 자원을 친환경적이고 경제적으로 회수할 수 있는 기반 기술"이라며 "앞으로 폐배터리 뿐만 아니라 반도체·수소산업 등 다양한 자원순환 공정에 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.


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