낙동강생물자원관, 리튬 90% 회수 기술 개발

기후에너지환경부 산하 국립낙동강생물자원관은 담수 미생물을 활용해 이차전지 폐기물에서 핵심 원료인 리튬을 90% 이상 회수할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

전기차와 에너지저장장치(ESS) 보급이 확대하면서 리튬, 니켈, 코발트 등 배터리 핵심 광물 수요가 급증하고 있다. 우리나라는 리튬 등 주요 광물 대부분을 해외 수입에 의존하고 있기 때문에 폐배터리 재활용을 통한 자원 확보 필요성이 높다.

연구진은 지난해부터 낙동강생물자원관이 확보하고 있는 담수 미생물 자원을 대상으로 폐배터리 블랙파우더 내에서 리튬을 회수할 수 있는 미생물을 찾았다. 블랙파우더는 폐배터리를 물리적으로 분쇄해 얻는 검은색 분말로 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등 유가금속이 포함된 배터리 재활용 핵심 원료다.

아스퍼질러스 루추엔시스(A. luchuensis FBCC-F2629) 균주의 현미경(왼쪽) 및 플레이트(오른쪽) 사진. 국립낙동강생물자원관 제공

결국 기존 황산 처리 방법보다 높은 금속 회수 성능을 보이는 미생물 아스퍼질러스 루추엔시스(Aspergillus luchuensis FBCC-F2629)를 찾아냈다.

아스퍼질러스 루추엔시스는 일본 오키나와의 옛 이름인 ‘류큐’에서 유래됐다. 오키나와에서 만드는 증류주 아와모리를 만드는 데 사용되는 등 전통 발효 식품 제조에 활용되는 것으로 알려진 미생물이다. 

이 균주 배양액을 이용한 실험에서 폐배터리 블랙파우더 내 리튬을 최대 90.3%까지 회수했다. 

이는 황산 처리 조건 대비 약 9∼23% 높은 수준이다. 이 실험은 80도 조건에서 24시간 진행됐다.

낙동강생물자원관은 이번 연구결과를 바탕으로 아스퍼질러스 루추엔시스를 활용한 폐이차전지 내 유가금속 회수 기술에 대한 특허를 이달 중 등록할 예정이다.

연구진은 기술 사업화 가능성을 높이기 위해 미생물이 생산하는 유기산을 활용한 유가금속 회수 기술도 개발 중이다. 미생물 배양시설을 갖추기 어려운 산업 현장에서도 더 쉽게 관련 기술을 활용하기 위해서다.

정유진 낙동강생물자원관 이용기술개발실장은 “이번 특허 기술은 황산과 같은 화학약품 사용을 줄이면서 리튬 자원의 재활용 가치를 높이고, 향후 폐배터리 재활용 산업 활성화와 핵심 광물 공급망 안정화에 기여할 것”이라고 설명했다.