[시사오늘·시사ON·시사온=권현정 기자]

사용 후 배터리 리사이클링(이하 폐배터리 재활용) 시장 진출을 선언한 기업들이 기술 확보 경쟁에도 속도를 내는 모습이다.

지난 18일 서울시 강남구 한국과학기술회관에서는 ‘제1회 SNE 리서치 배터리 리사이클링 데이 2023’가 열렸다. 이날 연단에 오른 기업은 △포스코HY클린메탈 △영풍 △GS건설 에너지머티리얼즈다. 이들 배터리 재활용 기업들은 자사 사업 및 연구개발 현황을 소개했다.

건식공정 고도화하고 습식공정 간소화하고…자체 연구 ‘박차’

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영풍의 무기는 ‘건식공정’이다. 폐배터리 재활용은 폐배터리를 파쇄하거나 녹여서 원재료인 광물을 회수하는 과정으로, 크게 건식과 습식 2개 공정으로 나뉜다.

건식공정은 습식공정에 비해 처리 과정이 간단한 게 장점이다. 다만 초기 투자 비용이 많이 들고, 리튬 등 일부 광물 회수가 어려워 채택 선호도가 떨어진다.

영풍의 건식 융용기술은 다른 건식 방식과는 달리 리튬을 90% 이상 회수할 수 있도록 고안됐다. 플레이크를 고온으로 녹이고, 가벼운 리튬이 공정 첫 단계에서 떠오르면 먼지형태로 집진하는 방식이다. 니켈, 코발트, 구리 등도 95% 이상 회수가 가능하다.

건식공정의 경우, 셀 외 제조 스크랩(부스러기) 등도 투입 가능하다. 더 많은 사용 후 자원을 재활용할 수 있는 셈이다.

심태준 영풍 전무는 “ESS 등은 블랙매스로 수렴시킬 수가 있다. 다만, 전자제품 등에서 나오는 세컨더리 스크랩은 아닌데, 건식을 활용하면 이 소스를 좀 더 늘릴 수 있다”고 전했다.

영풍은 지난해 경북 봉화군 석포제련소에 건식용융 배터리 재활용 시험공장을 가동한 바 있다. 해당 파일럿 공장을 포함한 글로벌 공장을 통해 오는 2024년까지는 연간 2만 톤(전기차 6~8만 대 분량)의 폐배터리를 처리할 수 있는 능력을 갖춘다는 목표다.

습식공정에 주력하는 기업들은 공정 간소화에 적극 나서고 있다.

에너지머티리얼즈는 무(無)방전 파쇄를 주목한다. 습식공정은 배터리 셀을 방전한 후 처리하는 게 일반적이다. 전력이 남아있는 상태에서 파쇄하면 화재 위험이 있어서다. 냉각 후 파쇄하더라도 파쇄한 조각(플레이크)이 녹으면 다시 불 붙을 위험이 있다.

이에 에너지머티리얼즈는 냉각 후 파쇄 다음으로, 불이 나지 않는 ‘안정화’ 과정을 거치는 생산 공정을 채택하고 있다. 심인용 에너지머티리얼즈 대표이사는 “무방전 파쇄를 통해 금속 회수율도 기존 방전 방식에 비해 약 5% 정도 높일 수 있다”고 덧붙였다.

또, 무방전 파쇄로 방전 과정에서 발생하는 환경오염 우려를 줄일 수 있다는 입장이다. 심인용 대표이사는 “기계 방전이나 염수방전을 하게 되면 냄새도 나고, 방전 과정에서의 화재 위험성도 상당하다. 염수 처리 문제도 안고 있다”고 짚었다.

이에 에너지머티리얼즈는 늦어도 내년 2월까진 포항 공장에 첫 번째 생산 라인을 마련하고, 내년 3월 해외로 라인을 확장한다는 목표다.

심 대표이사는 “양산화 라인을 설치하면서 안정화 과정에 들어가는 시간을 좀더 줄이고, 한꺼번에 더 많은 양을 파쇄할 수 있도록 기술을 보완하고 있다”며 “내년 1월부터 3월까지가 우리가 개발해 놓은 조건을 적용해 회수율이 제대로 나오는지 고민하는 시간이 될 것”이라고 말했다.

포스코, 화유코발트와 기술 ‘맞손’…“유럽 포함 다양한 수요처 발굴 중”

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포스코는 제련 노하우를 갖춘 화유코발트와 손을 잡고 사업 운영에 나서는 모습이다.

포스코HY클린메탈은 포스코홀딩스와 GS에너지가 합작한 포스코GS에코머티리얼즈가 지분 65%, 화유코발트가 35%를 보유하고 있는 합작회사다. 지난 7일 전남 율촌산단에서 공장 준공식을 열면서 사업을 본격화했다.

송민석 포스코HY클린메탈 실장은 “포스코가 원래는 기술 제조 회사다 보니까 어떤 사업을 하면 A부터 Z까지 내재화하려고 한다. 그런데 이번 기술은 1950년대~1960년대 완성된 금속 습식 제련방식”이라며 “운영 노하우, 기술이 관건인 만큼, 화유코발트와 같이하는 게 중요하다고 본다”고 말했다.

포스코HY클린메탈은 주요 수요처로 포스코케미칼을 고려하는 한편, 유럽 진출 등도 고려하고 있다고 강조했다. 송민석 실장은 “유럽 현지에서도 사업을 요청하는 상황이라, 부지를 알아보고 있는 중”이라고 부연했다.