초록 ▼

전기자동차(EV)와 에너지저장시스템(ESS)으로 대표되는 고용량 에너지저장매체 시장이 폭발적으로 성장함에 따라 리튬이온전지에 대한 수요 및 생산량 또한 유례없이 큰 폭으로 증가할 것으로 예상된다. 사용량의 증가는 필연적으로 사용이 완료된 폐리튬이온전지의 처리 문제를 야기하게 된다. 폐배터리는 다른 폐기물들(예, 타이어)과는 다르게 반응성이 높은 양/음극 활물질과 가연성 전해액 등의 구성 요소로 이루어져 있어 매립에 의한 폐기나 stockpile 형태의 저장 시에도 심각한 환경오염 및 안전문제를 일으킬 수 있다. 다음 그림 1의 도표

전기자동차(EV)와 에너지저장시스템(ESS)으로 대표되는 고용량 에너지저장매체 시장이 폭발적으로 성장함에 따라 리튬이온전지에 대한 수요 및 생산량 또한 유례없이 큰 폭으로 증가할 것으로 예상된다. 사용량의 증가는 필연적으로 사용이 완료된 폐리튬이온전지의 처리 문제를 야기하게 된다. 폐배터리는 다른 폐기물들(예, 타이어)과는 다르게 반응성이 높은 양/음극 활물질과 가연성 전해액 등의 구성 요소로 이루어져 있어 매립에 의한 폐기나 stockpile 형태의 저장 시에도 심각한 환경오염 및 안전문제를 일으킬 수 있다. 다음 그림 1의 도표를 살펴보면 전 세계적인 리튬이온전지 폐기량은 2012년도에 약 10,700톤으로 집계되었으며, 2020년도 250,000톤을 거쳐 2025년에는 약 464,000톤이라는 막대한 수치에 이를 것으로 전망된다. 한편, 폐리튬이온전지는 리튬, 코발트(Co), 망간(Mn), 니켈(Ni) 등 고가의 전이금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등 각종 금속자원이 풍부하기 때문에 리튬이온전지 생산량의 증가는 희소금속 자원의 가격 상승 및 고갈에 대한 우려를 불러일으킬 것이 자명하다. 특히 리튬과 코발트의 경우 자원 자체의 절대량이 제한적이며 지리적으로도 특정한 지역에 편중되어 있어 가격 불안정성이 높고, 이는 리튬이온전지의 생산에도 지대한 영향을 미치게 된다. 뿐만 아니라 이들의 채굴 및 제련 과정에서 막대한 양의 노동력과 에너지가 소모되며 동시에 환경적 부담 또한 증가할 수밖에 없다. 이러한 배경에서 기하급수적인 리튬이온전지 생산량 증가로 인한 문제점들을 해결하고 보다 안정적이고 환경친화적인 자원의 확보를 위해 폐리튬이온전지에 포함된 유용한 물질들을 회수하여 재활용하는 기술들이 필수적이다. 그림 1과 같이 현시점에서는 사용이 완료된 리튬이온전지의 회수율 자체가 2~5%대로 매우 저조한 실정이지만, 한편으로 생각한다면 산업적으로 적용 가능한 재활용 기술이 정립되어 보편화된다면 앞으로 폐리튬이온전지 재활용 시장의 성장 가능성 또한 무궁무진할 것으로 예측할 수 있다.



그림 1. 폐리튬이온전지의 구성 및 재활용 현황 모식도[1]



이에 따라 본 리포트에서는 폐리튬이온전지에 포함된 유용한 자원인 리튬 및 Co, Ni, Mn 등의 값비싼 전이금속을 회수하여 재활용하는 다양한 기술에 대해 소개해보도록 하겠다.