SK이노베이션 배터리 재활용 기술, 美 국립 연구기관서 친환경성 검증
2021.03.29

美 아르곤 국립 연구소, SK이노베이션이 세계 최초로 개발한 배터리 금속 재활용기술 친환경성 확인 받아

– 리튬 생산 시 온실가스 최대 74%, 양극재 제조 시 온실가스 최대 47% 감소 평가

– 화학물질 사용량 획기적으로 저감 가능한 친환경적인 기술로 평가

■향후 배터리 재활용 관련 SK이노베이션과 자동차 기업간 협업으로 이어질 것으로 기대

■이성준 환경과학기술원장, “차별적인 안정적이고 친환경적인 재활용 기술 확보…,글로벌 환경 규제에 유연하게 대응, 배터리 산업 선두업체로 도약할 것”

 

SK이노베이션이 세계 최초로 개발한 배터리 금속 재활용기술의 친환경성이 美에너지성(DOE, Department of Energy) 산하 국가 지정 연구기관인 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)에서 배터리 생애주기 평가 (LCA, Life Cycle Assessment) *를 통해 검증됐다.

 

아르곤 국립 연구소는 SK이노베이션의 배터리 금속 재활용 기술을 통해 배터리 원료 물질을 추출하는 방식으로 자연에서 원료 물질 채굴을 대체하게 되면 온실가스 배출 저감 효과가 크게 발생할 것이라고 평가했다.

 

아르곤 국립 연구소는 SK이노베이션의 배터리 금속 재활용 기술을 통해 수산화리튬을 제조하면, 리튬광산 생산방식 대비 74%, 리튬호수 생산방식 대비 41% 가량 온실가스 발생량을 감소시키는 것으로 평가했다. 또 리튬이온배터리의 핵심 소재인 양극재 제조 시, 리튬광산 원료 대비 47%, 리튬호수 원료 대비 39%의 온실가스 발생량을 낮출 수 있는 것으로 평가됐다.

 

이에 따라 전기차 산업이 급성장하면서 가장 크게 우려되었던 폐 배터리 처리 문제가 획기적으로 해결될 수 있어 친환경은 물론이고 소재 가격 안정에도 기여할 수 있게 되어 전기차 산업은 물론이고, 배터리 산업의 성장에도 획기적인 역할을 할 수 있게 됐다.

 

이 기술의 핵심은 사용 후 배터리에서 회수된 리튬이 NCM811 등과 같이 하이 니켈(High Ni) 양극재 제조에 직접 활용될 수 있도록, 리튬을 수산화리튬(*) 형태로 우선 추출한 후 NCM 금속을 추출하는 형태다.

(*) 배터리 용량 증대 위한 고에너지 밀도 배터리 제조 위해서는 하이니켈 양극재가 필요

 

이런 특징으로 (기존 습식공정으로 알려진) 니켈, 코발트, 망간 회수 기술에서도 화학물질 사용량을 획기적으로 저감할 수 있어 더욱 친환경적이고 효율적인 기술로 평가되고 있다. SK이노베이션은 이 기술을 세계 최초로 독자 개발해 상용화를 앞두고 있다.

 

SK이노베이션은 “세계적으로 공인된 미국 국립 연구기관에서 이 기술의 친환경성을 확인함에 따라 향후 전세계적으로 사용 후 배터리 재활용과 관련해 전기차 업체와 SK이노베이션간의 협업이 생겨날 것으로 기대한다”고 밝혔다.

 

아르곤 국립 연구소는 미국 에너지성의 지원으로 GREET(Greenhouse gases, Regulated Emissions, and Energy use in Technologies)라는 에너지/교통 분야 전반의 환경 영향성을 평가하는 모델을 개발했고, 특히 전기차 배터리 생산에 관련한 상세하고 방대한 자료를 보유하고 있다.

 

아르곤 국립 연구소는 이 모델을 통해 GM, 포드, 크라이슬러 등 자동차 제조 기업 및 엑손, 쉘, 쉐브론, BP 등 에너지 기업과 파트너십을 구축, 환경 영향성을 평가해 왔다. 이 평가모델은 미국 연방 환경 보호 단체(EPA, Environmental Protection Agency) 및 캘리포니아 주의 자동차 온실가스 저감 관련 입법에도 활용될 정도로 공신력 있는 모델로 인정 받고 있다.

 

그간 배터리 자체는 친환경이지만, 배터리 소재인 주요 광물 채굴 과정은 고온의 화학물질을 사용해 황산화물(SOx) 등 대기오염 물질이 대량 발생하는 등의 환경문제를 야기하고 있어 최근 전세계적으로 사용 후 배터리 재활용 기술이 주목받아 왔다.

 

그럼에도 지금까지 대부분의 재활용 업체들의 습식공정 방식은 니켈, 코발트, 망간 등 핵심 물질 회수 후 리튬을 회수하는 방식으로, 하이니켈 배터리에 적용이 어려운 탄산리튬 형태 이며 회수율 및 순도가 낮아 재활용에 한계로 지적돼 왔었다.

 

SK이노베이션 이성준 환경과학기술원장은 “SK이노베이션은 경쟁 배터리 제조사와는 차별적인 안정적이고 친환경적인 재활용 기술을 확보했다”면서 “이를 통해 보다 친환경적으로 배터리 양극재 원소재를 확보하고, 글로벌 환경 규제에 유연하게 대응할 수 있는 역량을 갖춘 배터리 산업 선두업체로 도약할 것”이라고 말했다.

 

한편 SK이노베이션 배터리 기술은 지난 2010년 미국 에너지성과 3대 자동차 회사(포드, 크라이슬러, GM)가 고성능 전기차 배터리 개발을 위해 구성한 컨소시엄(USABC)의 배터리 기술 평가 프로그램에 참여기업으로 선정된 바 있다.

 

[참고] 배터리 생애주기 평가(LCA, Life Cycle Assessment란?

원료 및 에너지의 소비, 오염물질과 폐기물의 발생 등 생산 · 유통 · 폐기의 전 과정에 걸쳐 환경에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이를 통해 에너지 사용량과 오염물질 방출량을 산정해 환경경영의 구체적인 방안을 찾을 수 있을 뿐만 아니라 환경라운드의 대응책 마련을 위해서도 반드시 필요하다. 이미 독일 · 스위스 · 스웨덴 등 유럽국가들과 미국 등은 독자적인 전 과정 평가 방법을 개발해왔으며, 국내에서도 최근 들어 대기업을 중심으로 그 도입이 추진되고 있다.

 

[사진] SK이노베이션 환경과학기술원

 

글 | SKinno News