18일 배터리 리사이클 세미나 ‘Battery Recycling Day 2023’서 발표

전처리 획기적 줄인 건·습식 통합공정 기술 개발…습식 대비 회수율 8~10% 높아

내년 연산 2만 톤 규모 상용화 플랜트 구축…모듈 베이스 플랫폼(Module-Based Platform) 도입

비철금속 제조업체인 영풍(대표 박영민, 배상윤)이 이차전지 자원순환 분야에서 전처리 과정을 획기적으로 줄여 금속 회수율을 극대화하고 경제성을 높인 건·습식 통합 기술을 발표해 업계의 주목을 받고 있다.

영풍이 개발한 기술은 사용 후 배터리를 모듈(Module) 단위로 분리한 뒤 모듈을 통째로 플랜트에 넣어서 처리하는 방식이다. 지금까지는 사용 후 배터리의 모듈을 더 잘게 셀(Cell) 단위 이하로 분해한 후 처리해 왔다. 영풍은 향후 건설할 상용화 플랜트에 이러한 기술을 세계 최초로 도입할 계획이다.

영풍 Green사업실 심태준 전무는 지난 18일 한국과학기술회관에서 SNE리서치 주최로 열린 배터리 리사이클 세미나 'Battery Recycling Day 2023'에서 ‘영풍의 이차전지 건·습식 통합공정 및 사업추진 전략’을 발표하며 이 같은 내용을 공개했다.

영풍은 오는 2024년경 건·습식 통합 공정으로 연간 2만 톤(전기차 6~8만대) 규모의 이차전지를 재처리할 수 있는 상용화 플랜트를 마련할 계획이다.

건·습식 통합 공정은 세계 최초로 리튬을 건식용융 공정에서 더스트(Dust)의 형태로 1차 추출하고, 농축된 중간 원료를 습식공정에서 2차 처리하여 리튬, 니켈, 코발트, 구리 등 핵심소재 광물을 회수하는 영풍만의 독보적인 자원순환 기술이다.

영풍은 상용화 플랜트에 사용 후 배터리의 모듈을 그대로 투입하는 다이렉트 피딩(Direct Feeding) 방식을 적용해 전처리에 소요되는 비용 및 시간을 획기적으로 단축할 방침이다.

국내외 다른 기업들이 채택하고 있는 습식 공법의 경우 전처리 과정에서 사용 후 배터리를 셀(Cell) 단위까지 분해한 뒤 잘게 부숴서 리사이클링 원료인 블랙 매스(Black mass)를 제조하는데, 이 과정에서 리튬 등 핵심소재 광물들이 적지 않게 손실된다.

반면 영풍의 방식은 사용 후 배터리를 모듈 단위에서 그대로 건식 용융로에 투입하기 때문에 핵심소재 광물의 손실이 거의 없어 습식 방식에 비해 광물 회수율은 8~10%, 부가가치는 10~15%가량 높다는 장점을 지녔다.

이와 함께 영풍은 건·습식 통합 공정의 핵심 공정들을 모듈화 해 각 지역의 상황에 맞게 집중화 또는 분리 운영하는 ‘모듈 베이스 플랫폼(Module-Based Platform)’ 개념을 도입키로 했다.

전처리(Pre-treatment), 건식(Pyro), 습식(Hydro) 등 건·습식 통합 공정의 각 핵심 공정들을 한 곳에 집중화 시키는 것은 물론, 필요에 따라 분리해 국내외 여러 곳에 흩어져 있는 배터리 및 양극재 공장 위치에 최적화 공정만 지어 운영 효율을 높이는 방식이다.

예를 들어 배터리 제조사가 있는 A국가와 B국가에는 비교적 단순한 전처리 공정만 운영하고, 나머지 건․습식 공정 시설은 다른 국가에 지어 통합 운영하는 것이다. 글로벌 이차전지 밸류 체인 구성에 효과적으로 대응하면서도 투자비용을 줄여 경제성을 높일 수 있는 장점이 있다.

이 밖에도 영풍은 이차전지 자원순환 상용화 플랜트에 탄소 포집 및 활용(CCU․Carbon Capture and Utilization) 기술과 공정에서 발생하는 폐열을 활용한 STG(Steam Turbine Generator) 발전 등을 접목해 탄소 중립에 기여할 계획이다.

심태준 전무는 “영풍의 이차전지 자원순환 기술로 배터리 핵심소재 광물을 생산할 경우 전통적인 광산 채굴 방식에 비해 탄소 배출이 ⅓~⅙ 정도에 불과해 경제성이 높고 친환경적”이라면서 “영풍만의 독보적인 건․습식 통합 기술의 상용화를 통해 탄소 배출을 줄이고, 핵심광물 자급 기반을 구축할 수 있는 배터리 자원순환경제에 기여하겠다”고 밝혔다.