친환경에 대한 관심이 높아지면서 버리는 쓰레기도 줄이고 자원도 절약할 수 있는 재활용이 주목받고 있다. 산업계에선 패각, 제철부산물, 폐전지, 폐플라스틱 등 버리면서도 골치였던 폐기물에서 필요한 원료를 뽑아내거나 재공정을 거쳐 다시 활용할 수 있는 방안들을 모색하고 있다. 공해의 원인이었던 폐기물들의 쓸모있는 변신을 소개한다. -편집자주
(사진=픽사베이)
스마트 기기, 전기차 등 전지의 수요가 증가하면서 전세계의 전자·전기 폐기물이 급증하고 있다. 이에 전기차 배터리를 포함한 전자·전기 폐기물에 대한 대책 마련이 시급한 가운데 폐전지 재활용 기술에 대한 관심도 높아지고 있다.
폐전지 재활용 기술은 최근 주목받고 있는 차세대 친환경 기술로 망간·아연 등 여러 금속 자원을 다시 확보할 수 있는 이점이 있다. 하지만 전지의 구성성분인 망간, 아연, 수은 등은 환경에 좋지 않은 유해물질이기 때문에 폐전지를 일반 쓰레기와 함께 매립 또는 소각처리 할 경우 심각한 환경오염 문제를 일으킨다.
폐전지 재활용 사업은 환경 이슈가 맞물려 있는 만큼 이와 관련한 기술 개발이 더욱 발전할 것으로 전망된다.
■ 폐전지 스크랩에서 니켈, 리튬, 코발트 등 추출
포스코그룹은 전남 율촌산업단지에 이차전지 리사이클링 공장을 착공했다. 오는 2022년 하반기 준공을 목표로 하고 있다.
리사이클링 공장은 연간 1만2000톤 규모의 블랙파우더에서 니켈, 리튬, 코발트 등을 추출하게 된다. 블랙파우더는 리튬이온배터리 스크랩을 파쇄 및 선별 채취한 검은색의 분말로 니켈, 리튬, 코발트, 망간 등을 함유하고 있다.
폐전지 스크랩에서 이차전지 소재를 추출하는 자원순환 친환경 리사이클링 시장은 전기차 성장과 함께 2040년 28조원 규모로 전망돼 포스코그룹은 향후 시장 상황에 따라 추가 증설도 계획하고 있다.
포스코는 올해 3월 유럽 이차전지 공장의 폐전지 스크랩을 블랙파우더로 가공하는 PLSC 법인을 폴란드에 설립했다. 지난 5월에는 광물 정련·정제에 세계적 기술을 보유한 중국 화유코발트사와 65%대 35% 비율로 합작해 블랙파우더에서 니켈, 리튬 등을 추출하는 공정을 담당하는 포스코HY클린메탈을 설립한 바 있다.
포스코그룹은 2030년까지 리튬 22만톤, 니켈 10만톤을 자체 공급해 2030년까지 양극재 40만톤, 음극재 26만톤 생산체제를 구축함으로써 이차전지소재 부문에서 매출액 연 23조원을 달성할 계획이다.
■ 폐전지에서 필요한 망간·아연만 ‘쏙쏙’
㈜에코하이닉스는 국내·외 폐전지 폐기물을 안전하게 회수 처리해 순환·재생하는 기업이다. 수은 폐기물을 안전하게 폐기하고, 전기차 시대에 적용 가능한 폐전지 회수 및 폐수은 처리기술을 지속적으로 연구 개발하고 있다.
기존의 일반적인 공정에서는 폐전지의 망간과 아연의 선택적 분리 기술이 없어서 상용화가 이뤄지지 않았다. 에코 하이닉스는 독자적인 기술로 폐전지의 망간과 아연을 선택적으로 회수할 수 있다.
분리된 아연으로는 고순도의 ‘판상아연분말’ 등을 만들 수 있다. 망간으로는 건전지의 원료인 전해이산화망간이나 페라이트의 원료인 고순도 망간산화물(Mn3O4)의 제조원료, 탈질촉매, 동물 사료 첨가제로 활용 가능하다.
■ 폐배터리 정비, 재사용‧재활용 사업까지
포스코그룹과 GS그룹은 ‘이차전지 리사이클링 및 신(新)모빌리티’ 분야에서 협력 중이다. 포스코는 지난 5월 화유코발트사와 합작으로 ‘포스코HY클린메탈’을 설립하고, 이차전지 제조과정에서 발생하는 공정스크랩을 주원료로 활용하는 이차전지 리사이클링 사업을 추진하고 있다.
오는 2029년에는 폐배터리 발생량이 이차전지 제조과정에서 발생하는 공정스크랩 발생량을 초과할 것으로 전망돼 폐배터리 회수의 중요성이 더욱 커지고 있다.
포스코그룹은 GS그룹이 보유한 자동차 정비 및 주유, 글로벌 네트워크 등을 활용해 이차전지 리사이클링 원료공급을 위한 JV(합작사)설립을 추진할 계획이다. GS에너지가 투자 중인 전기차 배터리 상태를 진단·평가할 수 있는 기술을 기반으로 폐배터리를 정비, 재사용 또는 재활용 여부를 판단하는 등 바스(BaaS, Battery as a service) 사업까지 협력 범위를 확대할 방침이다.
■ 전기차 배터리, 에너지 저장장치로 재활용
13일 환경부에 따르면 폐차한 전기차에서 회수한 배터리팩은 올해 175개에서 2025년 3만1696개로 약 30배 증가할 전망이다.
현대글로비스는 전기차의 핵심 부품인 배터리의 회수 및 재활용 사업을 준비하고 있다. 전기차 수요가 크게 늘어난 올해를 기점으로 전기차 배터리의 통상 사용 주기(7∼10년)가 지나는 2028년 이후 폐배터리가 대거 쏟아질 것으로 예상되고 있어서다.
이를 위해 올해 초 전기차 사용 후 배터리를 형태와 상관없이 운반할 수 있는 ‘플랫폼 용기’를 개발하고 특허를 취득했다. ‘플랫폼 용기’는 절연 소재를 채택해 누전을 예방할 수 있고 조절형 고정 장치가 있어 다양한 크기의 사용후 배터리를 안전하게 운반할 수 있다.
또한 배터리가 수명을 다해도 저장 용량은 사용할 수 있다는 점을 착안해 에너지저장장치(ESS)로 재활용하는 UBESS(Used Battery Energy Storage System) 사업도 구상 중이다.
업계 관계자는 “향후 환경보호를 위한 ‘친환경 모빌리티 도입’ 노력이 계속될 것이기 때문에 폐배터리 중심 전자·전기 폐기물은 더욱 늘어날 것”이라며 “폐배터리에 제2의 생명을 부여하거나노후배터리를 재활용하는 다양한 기술이 개발될 것”이라고 밝혔다.