미국, IRA 통해 재활용 소재 요구 … SMM, 건식‧습식제련 추진

LiB(리튬이온전지) 리사이클 기술 개발이 본격화되고 있다.
유럽은 2022년 배터리 규제를 통해 니켈, 코발트, 리튬 리사이클 소재 투입비중을 당초 계획보다 상향 조정했으며, 미국은 인플레이션 감축법(IRA)에서 전기자동차(EV) 구매 보조금 조건 중 하나로 북미에서 리사이클된 배터리 소재 사용을 요구하고 있다.
스미토모금속(SMM: Sumitomo Metal Mining)은 LiB 리사이클을 위한 파일럿 플랜트를 건설하고 처리능력을 상업실증 수준인 1만톤으로 확대할 예정이다.
리사이클은 무해화 처리를 마친 폐LiB에서 구리, 니켈, 코발트 등 합금과 리튬을 포함한 슬러그를 추출하는 건식제련과 합금에서 니켈‧코발트 혼합액을 추출하는 습식제련 방식으로 진행한다.
건식제련 프로세스는 에히메현(Ehime)의 도요(Toyo) 공장에, 습식제련은 같은 에히메현 니하마(Niihama)의 기존 니켈 공장에 설치할 예정이며 니켈‧코발트 혼합액을 양극재 제조공정에 투입해 배터리 소재 사업에서 환경우위성을 강화할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
2025년부터 시작하는 중기경영계획 기간에 가동해 2028년 처리량 100% 달성을 목표로 하고 있으며 경제산업성 그린이노베이션(GI) 기금을 활용할 방침이다.
스미토모금속은 2017년 무해화 처리를 마친 폐LiB와 공정 폐기물에서 구리와 니켈을 추출한 다음 니켈을 재자원화하는데 성공해 건식‧습식제련 기술을 모두 확보한 바 있다.
니켈은 당시부터 양극재 생산에 활용하고 있으며 2022년에는 코발트‧리튬까지 추가한 리사이클 기술을 확립하는 등 양극재의 환경우위성 강화에 박차를 가하고 있다.
현재는 양극활물질 등 블랙매스를 건식제련에서 환원용융하고 구리, 니켈, 코발트 등 합금과 리튬을 포함한 슬러그로 분리해 습식제련에서 합금을 황산으로 융해시킴으로써 황산니켈과 황산코발트 혼합액을 회수하며 리튬은 슬러그를 화학처리해 회수하고 있다.
핵심 기술인 건식제련은 섭씨 1000도 이상으로 고온인 가마 내부 온도와 산소 분압 등을 정밀하게 제어함으로써 구리, 니켈, 코발트의 산화를 막고 자동차 배터리용 양극재로 재이용할 수 있는 고품위 합금을 회수하는 것이 특징이다.
리튬 재자원화는 전해질 메이저인 간토덴카(Kanto Denka)와 협력하고 있다.
앞으로는 도요공장과 니하마 니켈 공장에서 확립한 제련기술을 활용해 상용화에 속도를 낼 예정이며 현지 리사이클 관련기업들과 협력하는 등 원료 확보망 안정화에 주력하고 있다.
스미토모금속은 니켈 광석부터 양극재까지 자체 기술 및 프로세스로 생산할 수 있으며, 양극재는 불순물 제거를 최적화했을 뿐만 아니라 수송 시 결정화가 필요한 황산니켈을 액상으로 공급함으로써 품질 향상, 공정 수 감축, 코스트다운 등 다양한 경쟁력을 갖추고 있다.
신규 리사이클 플랜트에서 회수한 니켈‧코발트 혼합액 역시 자체 프로세스에 직접 투입해 외부로부터 조달할 때 필요했던 분리공정이나 결정화를 생략함으로써 가격경쟁력을 갖춘 친환경 리사이클 체인 확립에 도움이 될 것으로 기대하고 있다. (강윤화 책임기자)