초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
-전해전류밀도 1A/cm² 이상
-SOM 특성 변화율 1%/100h 이하
-InSn, Ti, Nd 제련 에너지소비량 각각 17, 22, 15kWh/kg 이하
-제련, 정련 전류 효율 각각 60, 99.5% 이상
-제련 금속 회수율 90% 이상
-In, Ti 금속 정련 순도 각각 99.99, 99.5% 이상
-제련, 정련 각각 5, 5kg/day 생산
-정련 시 음극 소재 유실량 0.1um 이하
-SOM 작동온도 1000℃이하

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
-전해전류밀도 1A/cm² 이상
-SOM 특성 변화율 1%/100h 이하
-InSn, Ti, Nd 제련 에너지소비량 각각 17, 22, 15kWh/kg 이하
-제련, 정련 전류 효율 각각 60, 99.5% 이상
-제련 금속 회수율 90% 이상
-In, Ti 금속 정련 순도 각각 99.99, 99.5% 이상
-제련, 정련 각각 5, 5kg/day 생산
-정련 시 음극 소재 유실량 0.1um 이하
-SOM 작동온도 1000℃이하
-장기성능평가 2000h 이상

□ 개발내용 및 결과
-SOM 양극을 이용하여 ITO이 InSn 금속으로 환원되는 매커니즘을 규명하였으며, ITO 원료 입도 최적화 및 전극 간 거리 조절을 통해 전류효율 76.28%, 금속회수율 90.56%, 에너지 소비량 12.11kWh/kg 달성
-Cu음극을 연속적으로 장입하면서 CaO를 환원하여 Cu45-Ca55 조성의 합금을 회수하였고 음극전류밀도 1.3A/cm², 칼슘열환원법으로 Nd 제련 효율 70%, 에너지 소비량 13.57kWh/kg 달성, Ti 제련 효율 70%, 에너지 소비량 21.9kWh/kg 달성
-5kg/day In-Sn 용융염 전해 장치에서 전해제련 전류효율 78%, 전해제련 금속 회수율 97%, 전해 정련 전류효율 99.55%, 순도 99.995% 달성
-FE-SEM 장비를 활용하여 EDS 분석 결과 Cathode Mo plate와 전해질 성분의 침투 여부가 미검출되어 유실량이 없는 것으로 확인됨

□ 기술개발 배경
-희소금속의 가격은 주기적으로 증가하고, 이에 능동적으로 대처하기 위해 핵심원천기술과 자원의 확보가 필요함
-세계 희소금속 시장은 2014년 6,636백만 달러 규모이며 연평균 10.4%의 성장률, 국내 희소금속 시장은 7000억 원 규모이며 연평균 9.8%의 성장률을 보임
-기존의 소모성 흑연 양극을 사용한 제련의 경우 CO, CO₂ 온실가스와 교체비용이 발생하고 탄소에 의한 금속 오염이 우려되기 때문에 대체 양극을 활용한 금속 제련 기술을 개발해야함

□ 핵심개발 기술의 의의
-본 기술개발을 통한 희소금속 전해제련 또는 재활용 시 온실가스 직접 배출과 탄소 오염을 방지할 수 있으며, 고순도 금속의 생산 비용을 절감할 수 있음
-전해제련 및 전해정련 조건 수립, SOM 내 첨가제 조절, 표면 처리를 통한 효율 증대와 안정성 확보에 대해 연구하여 선진기술과 차별화된 장점을 보유함
- 친환경 전력을 기반으로 전해제련/정련공정 운전시 궁극적인 탄소중립 실현 가능

□ 적용 분야
-디스플레이에 사용된 폐 ITO 스크랩으로부터 InSn 금속을 전해제련하여 재활용
-CaCu 환원재로 TiO₂를 저융점의 CuTi 합금으로 제조하고, 정련하여 고순도의 금속 회수
-흑연양극을 사용하지 않는 친환경 Nd 금속 제련
-이외 고융점의 희소/희토류 금속 제련에 적용하여 기술 적용 분야를 확장할 수 있음

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 4p)