SK이노 배터리 재활용 기술, 美 국립 연구기관서 친환경성 '검증'

SK이노베이션이 세계 최초로 개발한 배터리 금속 재활용 기술의 친환경성이 미국 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.

30일 SK이노베이션에 따르면 배터리 LCA 평가는 원료 및 에너지 소비, 오염물질과 폐기물의 발생 등 생산·유통·폐기의 전 과정에 걸쳐 환경에 미치는 영향을 분석하는 것이다.

이를 통해 에너지사용량과 오염물질 방출량을 산정해 환경경영의 구체적 방안을 찾을 수 있을 뿐만 아니라 환경 라운드의 대응책 마련을 위해서도 반드시 필요하다.

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

아르곤 국립 연구소는 SK이노베이션의 배터리 금속 재활용 기술을 통해 수산화리튬을 제조하면 리튬광산 생산방식에 비해 74%, 리튬 호수 생산방식에 비해서는 41%가량 온실가스 발생량을 감소시키는 것으로 평가했다.

또한 리튬이온 배터리의 핵심소재인 양극재 제조시 리튬광산 원료에 비해 47%, 리튬 호수 원료보다 39%의 온실가스 발생량을 낮출 수 있는 것으로 평가됐다.

이에 따라 전기자동차 산업이 급성장하면서 가장 크게 우려됐던 폐배터리 처리 문제가 획기적으로 해결될 수 있어 친환경은 물론, 소재 가격 안정에도 기여할 수 있게 돼 전기차 산업을 비롯해 배터리 산업의 성장에도 획기적인 역할을 할 수 있게 됐다.

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

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

SK이노베이션 측은 "세계적으로 공인된 미국 국립 연구기관에서 이 기술의 친환경성을 확인함에 따라 향후 전 세계적으로 사용 후 배터리 재활용과 관련, 전기차 업체와 SK이노베이션 간의 협업이 생겨날 것으로 기대한다"고 말했다.

그동안 배터리 자체는 친환경이지만, 배터리 소재인 주요 광물 채굴 과정은 고온의 화학물질을 사용해 황산화물(SOx) 등 대기오염 물질이 대량 발생하는 등 환경문제를 일으키고 있어 최근 전 세계적으로 사용 후 배터리 재활용 기술이 주목받아 왔다.

그런데도 지금까지 대부분의 재활용 업체들의 습식공정 방식은 니켈, 코발트, 망간 등 핵심물질 회수 후 리튬을 회수하는 방식으로, 하이니켈 배터리에 적용이 어려운 탄산리튬 형태이며 회수율 및 순도가 낮아 재활용에 한계로 지적돼왔다.

이성준 SK이노베이션 환경과학기술원장은 "경쟁 배터리 제조사와는 차별적인 안정적이고 친환경적인 재활용 기술을 확보했다"며 "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, 아르곤 국립 연구소는 미국 DOE의 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, 셰브런, BP 등 에너지 기업과 파트너십을 구축해 환경 영향성을 평가해 왔다.

이 평가 모델은 미국 연방 환경보호단체(EPA, Environmental Protection Agency) 및 캘리포니아주의 자동차 온실가스 저감 관련 입법에도 활용될 정도로 공신력 있는 모델로 인정받고 있다.