도호아연, LiB to LiB 리사이클 사업화 … 유럽 양극활물질 규제 대응

LiB(리튬이온전지)는 LiB to LiB 리사이클을 통해 희소금속을 효율적으로 회수할 수 있을 것으로 기대된다.
도호아연(Toho Zinc)은 2022년부터 자동차용과 일반 기기에서 사용이 종료된 폐LiB나 생산공정에서 폐기된 LiB 등을 새로운 LiB로 리사이클하는 사업을 추진하고 있다.
아사카리켄(Asaka Riken)과 공동으로 리사이클 프로세스 관련 실증을 추진하고 있으며, 유럽이 재생소재 사용비중 의무화를 검토하고 있는 주요 양극활물질의 배터리 그레이드 회수 및 재이용 등이 가능할 것으로 예상하고 있다.
후쿠시마현(Fukushima) 오나하마(Onahama) 제련공장에 관련 설비를 구축하고 시장 및 기술 진화 상황에 맞추어 단계적으로 투자를 진행함으로써 2030년에는 폐배터리 수용능력 및 처리능력을 2022년에 비해 4배 확대하는 것을 목표로 하고 있다.
LiB 리사이클은 열처리 기술을 중심으로 한 전처리와 귀금속 추출 및 정제기술을 응용한 후처리 공정으로 이루어져 있다.
전처리 공정에서는 회수한 폐LiB를 선별‧방전, 해체‧분급한 다음 소성해 양극재 활물질인 니켈, 코발트, 리튬이 농축된 블랙샌드를 추출하며 후처리에서는 황산코발트나 황산니켈, 탄산리튬, 수산화리튬을 추출해 정제하고 있다.
도호아연은 1979년 아연전지 사업을 시작한 이후 각종 배터리 리사이클 사업을 추진하고 있으며 LiB 리사이클은 2000년대 초반부터 시험연구를 진행해왔다. 각종 배터리 리사이클 사업에서 축적한 전처리 기술이 강점이며 형상 및 형태가 다른 폐배터리마다 적절한 선별과 분급공정, 최적화된 열처리 제어를 적용함으로써 균일하면서 품질이 우수한 블랙샌드를 제조하고 있다.
리사이클 사업화는 유효한 후처리 프로세스를 확립할 수 있는지에 달려 있으며 LiB to LiB 리사이클은 아사카리켄의 습식처리로 회소금속을 고효율 추출하는 용매추출법과 융합시킴으로써 기초기술을 확립한 것으로 알려졌다.
리튬은 코발트나 니켈에 비해 매장량이 풍부하나 유럽이 재생소재 사용을 법제화할 것으로 예상됨에 따라 리사이클 소재 수요가 급증할 것으로 전망되고 있다.
도호아연은 LiB to LiB 사업화를 위해 오나하마 제련공장에 선별‧방전, 해체‧분급공정용 신규설비를 도입할 예정이다. 기계화로 작업 효율화 및 안전성 향상을 추진하고 소성은 기존설비를 개조해 대응하기로 했다.
아사카리켄은 10억엔을 투자해 오나하마 인근 이와키시(Iwaki)에 리사이클 소재 양산 플랜트를 설치할 수 있는 신규공장을 건설할 계획이다.
LiB는 앞으로 기술 개발에 따라 양극재 성능을 중시한 하이니켈화와 코스트 절감이 가능한 인산철(LFP)계 등 다양한 형태의 보급이 본격화될 것으로 예상하고 신제품 개발과 채용 동향에 맞추어 폐배터리 회수 및 집하 상황을 검증하고 3년 단위로 투자할 예정이다.
LiB to LiB 리사이클 실용화를 위해서는 배터리 생산기업, 자동차기업, 각종 리사이클 관련기업과의 연계가 필수적이며 LiB 공급 안정화를 위해서는 세계 각국 내부에 완성된 서플라이체인을 구축해야 하기 때문에 LiB to LiB 기술을 해외에 적용하는 것을 목표로 관련기업과 리사이클 체계 구축에 주력하고 있다.
한편, 유럽위원회(EC)는 2020년 12월 제안한 유럽 배터리 규제안을 통해 2027년부터 전기자동차(EV) 배터리, 산업용 배터리, 자동차 축전지의 코발트, 리튬, 니켈 등의 리사이클 소재 사용량을 공개하도록 의무화한다. 또 2030년부터는 재이용된 각종 원료가 실제 어느 정도로 사용됐는지 최저 비중을 기준으로 판단하는 제도를 도입하는 방안을 검토하고 있다.
기존 리사이클 대상인 양극재용 니켈, 코발트 등 희소금속은 특정 지역에 편재돼 있어 공급 불안과 가격 변동 리스크가 큰 편이고 리튬은 매장량이 비교적 풍부하나 유럽의 법제화로 리사이클 수요가 증가할 것으로 예상된다. (K)