자체 개발한 전기흡착식 결정화 기술 통해 탄산리튬 회수
1500 톤 규모 폐배터리 처리 가능한 설비 실증 사업 추진

두산중공업이 폐배터리를 재활용해 탄산리튬을 회수하는 기술 개발에 성공했다고 23일 밝혔다.
탄산리튬은 배터리에서 전기를 생성하고 충전하는 역할을 하는 핵심 소재로, 노트북과 휴대폰 등 IT 기기 배터리에 주로 사용된다.
폐배터리에서 탄산리튬을 추출하기 위해서는 ▲열처리 ▲산침출(산성 용액으로 재료를 녹이는 작업) ▲결정화 공정을 거치는데 이 과정에서 일반적으로 황산 등 화학물질이 사용된다.
추출 열처리는 재료를 목적에 따라 가열해 재료의 구조와 성질을 변화시키는 작업이다.
폐배터리는 리튬, 코발트, 니켈 등 금속 화합물로 구성돼 있으며, 리튬은 열처리 중 발생한 이산화탄소와 반응해 탄산리튬으로 변환된다.
두산중공업은 화학제를 사용하지 않는 새로운 리튬 추출 공법을 개발했다.
폐배터리 내부물질을 열처리하고, 증류수를 활용해 리튬을 선택적으로 분리한 뒤 전기흡착식 결정화 기술을 통해 탄산리튬을 추출하는 방식이다.
두산중공업이 자체 개발해 특허 출원한 이 공법은 기존 추출 방식에 비해 공정이 단순해 경제성이 높고, 화학제를 사용하지 않아 환경적으로도 장점이 있다.
두산중공업은 올해 하반기부터 연간 1500톤 규모의 사용 후 배터리를 처리 할 수 있는 설비 실증을 추진하고 순도 99%의 탄산리튬을 생산하는 등 본격적인 사업에 나설 계획이다.
송용진 두산중공업 부사장은 "이번 기술 개발로 광산 등 자연에서 리튬을 채굴하는 방식보다 온실가스 발생량을 대폭 줄이고 자원을 절약할 수 있는 친환경 처리 기술을 확보하게 됐다”며 “2029년 1만 9,000톤 규모로 급증이 예상되는 국내 폐배터리 재활용 시장을 적극 공략해 나가겠다”고 밝혔다.
두산중공업은 폐배터리 재활용 기술 및 폐플라스틱·폐비닐로 수소를 생산하는 기술 등 폐자원 처리 기술을 통해 ‘순환 경제’ 구축에 앞장서는 한편 ESG 경영을 강화해 나갈 계획이다.

두산중공업이 독자 개발한 탄산리튬 회수 공정 과정 (단계별 원료변화)
탄산리튬의 원료가 되는 블랙파우더(왼쪽), 두산중공업의 독자 기술로 생산한 탄산리튬