국립부경대·중앙대, 폐이차전지 재활용 친환경 혁신 기술 개발

금속 회수율 99% 달성
에너지 소비 73% 절감
세계적 학술지 논문 게재

드라이 전극(DE)과 캘린더링 전극(CE)의 기공 구조 차이가 환원 가스 포집 및 반응성에 미치는 영향을 나타낸 모식도와 실제 단면 분석 이미지. (사진=국립부경대 제공)

국립부경대학교와 중앙대학교 공동연구팀이 외부 환원제 없이 폐배터리 내부의 탄소 성분을 활용해 유가금속을 99%까지 회수할 수 있는 친환경 혁신 기술을 개발했다.

국립부경대 고민성·채수종 교수와 중앙대 장해성 교수팀은 폐이차전지 재활용을 위한 '간소화된 직접 탄소열환원(SDCR)' 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

이번 연구 성과는 에너지·환경소재 분야의 세계적 학술지인 <에너지 앤 인바이런멘탈 머티리얼즈(Energy & Environmental Materials)> 3월호에 게재되며 기술적 우수성을 입증했다.

연구팀이 개발한 SDCR 기술은 기존의 복잡한 전처리나 외부 화학물질 투입 없이, 폐전극 내 도전재와 바인더에 포함된 탄소 성분을 환원제로 직접 활용한다.

폐전극의 물리적 구조를 유지한 채 금속을 회수할 수 있어, 유해가스나 폐산이 발생하는 기존 습식 및 건식 공정의 단점을 획기적으로 해결했다.

또한 기존 공정 대비 낮은 온도에서 작업이 가능해 에너지 소비는 약 73%, 온실가스 배출량은 약 41% 줄어든 것으로 나타났다.

실제 실험 결과 리튬이차전지에서 코발트 99.5%, 리튬 98.6%라는 기록적인 회수율을 보이며 경제성과 환경성을 동시에 확보했다.

고민성 교수는 "이 기술은 폐배터리 내부 구성 요소만으로 환원을 유도해 재활용을 실현했다는 점이 핵심"이라며 "앞으로 다양한 형태의 이차전지에 적용돼 지속 가능한 자원순환 체계 구축의 중요한 전환점이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단과 산업통상자원부의 지원으로 수행됐다.

부산=김성욱 기자