영풍이 2차전지의 리튬을 90% 이상 회수하는 재활용 기술을 세계 최초로 상용화하는 데 첫발을 내디뎠다.

8일 영풍은 경북 봉화군 영풍 석포제련소 3공장에 건식용융 2차전지 리사이클링 파일럿 공장을 완공하고 정식 가동을 시작했다고 밝혔다.

파일럿 공장은 연간 2000톤(전기차 8000대 분량)의 폐배터리를 처리할 수 있는 규모다.

해외 일부 업체가 유사한 건식방식을 택하고 있다.

하지만 건식용융 기술을 리사이클링에 도입해 배터리 핵심 소재인 리튬을 공정 첫 단계에서 집진 설비를 이용해 90% 이상 회수할 수 있는 기술을 상용화단계까지 실현하는 것은 영풍이 세계 처음이다.

영풍은 최근 경북 김천에 영풍의 건식용융 방식에 최적화 된 리사이클링 원료인 'LiB(리튬 배터리)' 생산 거점을 확보해 안정적인 원료 공급망을 갖춘 바 있다.

파일럿 공장에서는 'LiB 플레이크'를 투입해 리튬과 니켈, 코발트, 구리 등 주요 유가금속을 회수한다.

영풍은 첫 원료 투입 후 성공적으로 출탕을 완료했다고 설명했다. 내년 상반기 중 제련소 내에 습식공정 설비를 추가해 건식용융 공정에서 회수한 유가금속 중간 생산물을 탄산리튬, 황산니켈, 황산코발트, 구리 등의 제품으로 생산해 국내외에 양·음극재 배터리 원료로 판매할 계획이다.

영풍의 건식용융 리사이클링 기술(LiB FE&R)은 2차 전지의 재활용에 필요한 전처리 과정을 획기적으로 줄이고, 금속 회수율을 극대화한 것이 특징이다. 이를 통해 공정처리 시간을 대폭 줄이고 경쟁력 있는 제조원가를 구현할 수 있다.

현재 국내외 대다수 리사이클링 기업들이 채택하고 있는 습식 방식의 경우 전처리 공정에서 전기차 배터리를 셀 단위까지 분리한 다음 잘게 분쇄해 리사이클링의 원료인 블랙파우더 또는 블랙매스를 제조한다.

이 때 불순물로 간주되는 배터리 케이스와 양·음극재의 집전체(Foil)를 분리하는 과정에서 전처리 시간이 많이 걸리고 리튬, 니켈, 코발트, 구리 등 유가금속이 손실된다.

반면, 영풍의 건식용융 방식은 배터리를 팩 또는 모듈 단위에서 그대로 파쇄해 리사이클링 원료인 LiB 플레이크를 만들기 때문에 전처리 공정이 단순하다. 배터리 케이스와 집전체 등도 원·부원료로 사용하기에 주요 금속 회수율을 극대화 할 수 있다.

특히 영풍의 건식용융 방식은 다른 건식 방식이나 습식 기술에서는 회수가 어려웠던 리튬을 90% 이상 회수할 수 있는 것이 가장 큰 장점이다. 이 같은 리튬 회수 기술을 공정에 적용한 것은 영풍이 세계 최초다.

영풍의 건식용융 기술은 LiB 플레이크를 고온의 용융로에 넣어 녹인 다음 비중이 가벼운 리튬은 공정의 첫 단에서 집진 설비를 이용해 먼지(Dust) 형태로 포집한다.

그 외 니켈과 코발트, 구리 등의 유가금속은 용탕 형태로 뽑아 회수하는 방식이다. 이를 통해 리튬은90% 이상, 니켈과 코발트, 구리 등은 95% 이상 회수할 수 있다.

이 기술은 최근 글로벌 전기차 회사들에서 장착 비율이 늘고 있는 LFP(리튬 인산철) 배터리의 재활용에도 매우 유용하다.

기존 습식 방식에서는 LFP 배터리에서 철 등 불순물 비중이 많아 매립 잔사가 많이 발생하는 등 기술적 한계로 인해 리튬만 회수할 수 있다.

영풍의 기술은 LFP 배터리에서 리튬 뿐만 아니라 구리도 함께 회수할 수 있다. 철 등 불순물을 슬래그 형태의 친환경 원료로 만들어 시멘트회사에 판매하기에 뛰어난 가격 경쟁력을 갖고 있다.

영풍은 이번 파일럿 공장 가동을 시작으로 2024년까지 연간 2만톤(전기차 8만대분) 규모의 배터리 재활용 1차 상용화공장을 완공할 계획이다.

또 지속적으로 확장해 2030년 이후 리튬 및 코발트, 니켈 등 배터리 소재 원료를 연간 70만t 생산해 약 5조 원 규모의 매출을 실현할 방침이다.

이강인 영풍 사장은 "이번 석포 파일럿 공장 가동으로 전통 제조업인 제련업을 넘어 친환경 미래 산업인 2차 전지 리사이클링 분야를 선도할 수 있는 교두보를 마련하게 됐다"며 "앞으로도 전통 산업과 신기술의 조화를 통해 지속가능한 성장을 추구하고, 순환경제 구축 및 발전에 기여하겠다"라고 말했다.