네오메탈, 2022년 초까지 리사이클 공장 건설
오스트레일리아 네오메탈(Neometals)은 선제적으로 LiB(리튬이온전지) 리사이클 사업에 진출한다.
네오메탈은 리튬, 티탄 등 광물 탐사와 개발사업을 영위하고 있으며 최근 자체 개발한 독자기술로 리사이클 사업에도 진출할 계획이다. 한국, 일본, 유럽 가운데 한 곳에 No.1 공장을 건설할 계획이다.
배터리용 수산화리튬을 생산하는 합작 프로젝트는 인디아에서 진행하고 있으며 리사이클 사업까지 포함해 리튬 관련사업의 폭을 확대해나갈 계획이다.
네오메탈은 독자적인 리사이클 기술을 검증하기 위해 캐나다 온타리오에 파일럿 플랜트를 건설했고 리튬 외에 코발트, 니켈도 고순도로 리사이클이 가능한 것으로 알려졌다.
파일럿 플랜트에서 기술 검증작업이 완료되면 신규사업 추진을 위해 파트너와 함께 공동으로 데모 플랜트를 건설할 계획이다.
리사이클 공장은 한국, 일본, 유럽 등 주요 LiB 소비국 인근에 건설할 예정이며 합작 외에 파트너가 건설·운영하는 시스템 등 다양한 비즈니스 모델을 검토하고 있다.
수산화리튬 프로젝트는 전력 관련사업을 영위하고 있는 인디아 Manikaran Power와 함께 진행하며 2023년 말 상업생산을 목표로 1만톤 공장을 건설할 계획이다.
원료 스포듀민(Spodumene)은 오스트레일리아에서 조달하며 리튬염 정제 후 잔류물에서 제올라이트(Zeolite)를 합성하는 기술을 개발함으로써 제올라이트 생산기업에게 프리커서로 공급하는 방안을 검토하고 있다.
네오메탈은 원래 오스트레일리아 West Australia의 Kalgoorlie-Boulder에서 수산화리튬을 사업화할 계획이었으나 사업화 조사 결과 인디아에서 프로젝트를 추진하기로 변경했다.

SMM, 고순도 니켈‧코발트 혼합액 회수
스미토모금속(SMM: Sumitomo Metal Mining)은 사용 완료 LiB에서 동, 니켈, 코발트, 리튬 등을 재자원화할 수 있는 새로운 리사이클 프로세스를 확립했다.
에히메현(Ehime)의 니하마(Niihama)에 설치한 파일럿 플랜트를 통해 고순도 니켈 및 코발트 혼합액 회수에 성공했으며 혼합액을 원료로 LiB 양극재를 생산해 기존 양극재와 동일 성능을 갖추었다는 평가를 받은 것으로 알려졌다.
건식 제련공법으로 리튬을 회수할 수 있는 가용성 슬러그 산출에도 성공했으며 2023년경 상업 플랜트를 건설할 계획이다.
스미토모금속은 동, 니켈 제련공정을 활용해 폐LiB를 배터리 소재로 재자원화할 수 있는 수평적 리사이클 기술을 개발했다.
에히메현 도요(Toyo) 공장과 니하마 니켈 공장에서 2017년 동 및 니켈 리사이클 프로세스를 실용화했고 일본 최초로 폐LiB를 원료로 배터리 to 배터리 재자원화를 실현한 바 있다.
코발트 회수를 위해서는 2019년 기존 공정에서 독립시킨 건식 제련공정 및 습식 제련공정을 조합한 파일럿 플랜트에서 검증작업을 진행하고 있고, 최근 프로세스 최적화와 독자기술 조합을 거쳐 새로운 리사이클 프로세스를 확립한 것으로 알려졌다.
신규 프로세스로 일본에 상업 플랜트를 건설할 예정이며 2022년까지 비즈니스 모델 구축을 진행한다.
세계 각국이 LiB 등 2차전지 리사이클과 관련된 법규제 마련에 나서고 있어 사업성이 유망한 것으로 판단하고 있다.
특히, 유럽위원회는 2020년 12월 제안한 유럽 배터리 규칙안을 통해 2027년 1월1일부터 재이용 원료 사용량을 표시하고 2030년 1월1일부터는 재이용 원료의 사용비중 최저치를 도입하는 방안을 검토하고 있다.
스미토모금속은 유럽위원회의 규제 강화에 대응해 리사이클 프로세스 개발에 박차를 가하고 있다.

DOWA, 일본에 상‧하 일관체제 구축
DOWA는 LiB 리사이클 사업을 강화하고 있다.
DOWA는 일본 자회사 DOWA Eco System의 산요(Sanyo) 공장에 자동차용 LiB 폐기물의 파쇄 및 선별기능을 갖춘 리사이클 후공정을 설치하고 2022년부터 본격 가동하고 있다.
2019년부터 가동을 시작한 아키타(Akita) 공장과 함께 일본공장 2곳에서 리사이클 상‧하 일관생산체제를 갖출 수 있게 됐으며 앞으로 타이, 인도네시아 등에도 리사이클 공장을 건설할 예정이다.
특히, 리튬과 코발트, 니켈 등을 높은 품질에 안정적으로 회수할 수 있는 차세대 기술을 개발해 LiB 리사이클 수요에 대응할 방침이다.
DOWA의 LiB 리사이클 기술은 배터리팩 자체를 열처리하는 상공정과 파쇄‧분별 처리하는 하공정으로 구성돼 있다.
상공정은 방전‧해체작업을 거치지 않고 열처리를 가하는 것이어서 수백볼트 수준의 전압이 잔류하는 대형 배터리팩을 안전하게 처리할 수 있다. 전해액, 양극재에서 화재가 발생할 수 있어 회수한 소재를 재이용하기 위해서는 정교한 연소 제어가 필요하나 섭씨 700도 온도에서 반응 분위기 및 압력을 제어함으로써 자원 회수를 실현했다.
LiB는 전기자동차 시대가 도래하면서 수요가 급증하고 있으며 세계 각국은 폐LiB가 한번에 배출될 미래에 대비해 리사이클 체제를 마련하고 있다.
DOWA는 유럽의 LiB 리사이클 법규제가 본격화되면 리사이클 소재 수요가 급증할 것으로 기대하고 선제적 투자를 진행하고 있다.
2021년 6월 아키타 공장에 신규 소각시설 3호기 인증을 취득해 최대 수용능력을 하루 18톤으로 6배 늘렸으며 2022년 3월 이전까지 수용능력을 300톤으로 100톤 확대할 방침이다.
산요공장을 가동해 상‧하 일관생산체제를 완성한 2022년에는 수용능력을 더욱 확대하고 자동차기업이나 배터리 생산기업의 니즈에 맞추어 다양한 대응에 나설 계획이다.
DOWA는 폐LiB를 열처리한 후 알루미늄, 철, 구리와 코발트, 니켈, 카본을 함유한 플래스틱으로 파쇄‧분별하고 블랙매스를 정련기업에게 공급해 코발트, 니켈을 2차 이용하도록 하고 있다.
LiB는 코발트계, 니켈계, 3원계 등 양극재의 구성 방식이 각기 다르나 구성 소재는 중복되는 것이 많아 회수 소재를 범용적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
아울러 블랙매스를 슬러리로 제조한 후 리튬 침출액과 코발트, 니켈을 자성으로 선별하는 차세대 기술을 개발하고 있다.
회수한 탄산리튬은 순도 99%의 공업용 그레이드 품질을 충족시킬 수 있으나 배터리 그레이드의 요구 기준은 충족하지 못하고 있어 LiB 로트 관리 등 리사이클 공정을 최적화함으로써 품질 향상에 박차를 가할 예정이다.
동남아시아를 중심으로 해외투자도 계획하고 있다.
타이에서는 2019년부터 배터리 처리용 소각로를 가동하며 현지 진출 일본 자동차기업들과 연계해 니켈수소전지를 열처리하고 있으며 일본과 동일 파쇄‧선별공정을 도입하는 방안을 검토하고 있다.
인도네시아에서는 배터리 열처리가 가능한 소각시설을 건설하고 있다. (박한솔 책임연구원)