전 세계적으로 탄소중립 실현을 목표로 친환경 정책이 활발히 추진되고 있으며, 이에 배터리 시장은 전기차와 ESS를 넘어 드론, USAM, 전기선박, 항공기 등 다양한 분야로 확대될 것으로 전망되고 있다. 하지만, 배터리 시장이 커짐에 따라 배터리 대량 생산을 위한 자원채굴로 인해 환경 문제가 발생되고 있어 대안 마련이 무엇보다 중요해지고 있다.
배터리 생산제작을 위해서는 리튬, 코발트, 니켈, 구리, 흑연 등의 광물이 필요하며, 이러한 소재를 얻을 수 있는 가장 손쉬운 방법이 광산에서 채굴하는 방법이다. 이차전지 중 가장 먼저 성장한 스마트폰 배터리의 핵심 소재인 코발트는 주로 콩고에 매장돼 있는데, 코발트를 채굴하기 위해 콩고에서는 아동학대가 만연히 일어나고 있고, 환경문제도 발생되고 있어 배터리 기업의 사회적 책임이 증가하고 있다.
최근에는 전기자동차 수요 증가에 따라 배터리 원료인 니켈 채굴로 인해 인도네시아 섬 지역은 토양 오염, 수질 악화 등 심각한 환경 문제를 겪고 있다. 또한, 남아메리카에서는 리튬 채굴 후 정제를 위한 무분별한 지하수 사용으로 환경과 식수 문제도 발생하고 있는 실정이다.
이처럼 광산에서의 자원채굴에서 많은 사회적 문제를 야기하고 있어 이를 해결하기 위한 현실적인 대안으로 현재 배터리 재활용이 각광을 받고 있다. 배터리 재활용은 공정스크랩 또는 폐배터리에서 재활용 기술을 이용한 금속 추출로 자연의 훼손없이 원료를 확보 할 수 있는 방법으로 재활용을 통해 환경문제를 최소화 할 수 있는 순환경제 구축이 가능하기 때문이다.
배터리 재활용 방식으로는 가장 먼저 금속을 제련하는 건식(Pyrometallurgy) 방법을 들 수 있으며, 이 방식은 1,300℃의 고온으로 배터리를 녹여 슬러지를 얻어 금속을 추출하는 방식이다. 하지만, 고온으로 인한 이산화탄소 배출과 저온의 리튬의 손실로 인해 경제성이 낮고, 특히 이산화탄소 발생에 따른 환경문제가 발생하고 있으며, 금속의 순도를 높이기 위한 습식공정(Hydrometallurgy)이 추가로 진행해야하는 한계가 있다.
원재료를 작은 분말로 만들어 투입해 황산에 녹여 리튬, 코발트, 니켈 등 금속을 추출하는 습식공정의 경우는 이산화탄소배출이 작고, 고순도의 금속을 추출할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 황산을 정제하기 위한 대규모의 용수가 필요해 용수의 확보가 용이한 바닷가 지역에서 이뤄지는 제약이 따르고 있다.
이에 따라 최근에 미국, 유럽을 중심으로 공정스크랩, 폐배터리에서 NCM, LFP 등의 양극재 상태로 추출 후 리커버리 공정을 거쳐 양극재로 바로 생산하는 ‘직접재활용(Direct Recycling)’ 기술이 활발히 개발되고 있다. 현재는 대부분 공정스크랩을 대상으로 양산되고 있으며, EOL 배터리의 경우도 실험적으로 적용성 평가가 이뤄지고 있다.
주목할 점은 배터리 제조공정에서 발생하는 공정스크랩에서 양극재를 추출해 고순도의 재제조 양극재로 탈바꿈할 수 있는 친환경 ‘직접재활용’ 기술을 개발해 세계 최초로 양산화에 성공한 기업이 국내에 있다는 것이다. 이 기술의 혁신을 실현한 주인공이 바로 ㈜에이비알이다.
