[인더스트리뉴스 이건오 기자] 글로벌 배터리 산업이 괄목할만한 성장을 이어가고 있다. 전기차 보급 확대로 시장 규모는 더욱 커지고 있으며 우리나라를 비롯해 유럽, 미국, 중국을 비롯한 주요국에서는 경제 안정화를 위한 핵심 산업으로 집중 지원하고 있다.

배터리 산업의 성장과 맞물려 뜨고 있는 산업이 있다. 배터리 재활용 산업은 쏟아지는 배터리의 잔존가치를 산업으로 연결한 것으로 리튬, 니켈, 코발트 등 배터리 원료 공급난 완화와 유럽의 재활용 규제 등에 대응하고 있다.

배터리 재활용을 위해서는 셀 단위로 분해한 배터리에서 코발트, 리튬, 니켈 등 희유금속을 추출하는 과정이 필요하다. 이에 앞서 폐배터리의 운송·보관·폐기·재사용의 안정성을 위해 ‘완전 방전’이라는 필수적인 사용 후 배터리의 전처리 공정이 있어야 한다.

기존 전처리 방전 방식은 습식방전 방식을 썼다. 사용후 배터리를 전해질인 염수에 담궈 배터리의 양극, 음극으로 전류가 흐르게 해 방전하는 방식이다. 그러나 안정성과 시간 등 경제적인 부분에서 한계를 드러냈다. 이에 기존 방식과 다른 전처리 방식으로 최근 ‘다단건식방전(MDD)’이 주목되고 있다.

본지는 ‘다단건식방전’을 개발한 국내기업인 솔라라이트의 김월영 대표를 인터뷰해 배터리 재활용 산업과 다단건식방전의 핵심 내용을 알아봤다.

김 대표는 “글로벌 전기차 보급 확산에 따라 이차전지 산업은 전례 없는 성장을 이루고 있다”며, “지속적인 성장이 예상되는 가운데 폐배터리 급증에 따른 최적의 처리 및 폐기방안, 사후관리 체계 도입에도 관심을 모아야 할 때”라고 말했다.

이어 “고비용의 기존 폐배터리 전처리 과정인 습식방전 방식을 대체할 수 있는 다단건식방전 방식을 개발해냈다”며, “전처리 과정에서 방전 단계 시 안정성과 경제성을 부여해 대용량 방전이 가능하고 방전시간 단축을 통한 경제성 확보가 가능하다. 이중안전장치로 안전하게 방전이 가능하고 배터리 잔량을 99.9% 제거해 안전한 분해와 파쇄가 이뤄진다”고 설명했다.

기존 습식 방식이 아닌 건식방전을 선택한 이유는?

기존 습식방전 시 최소 48시간의 오랜 습식과 건조과정에서 폐배터리 부식이 발생해 재사용 가치가 저하되며 폐수처리로 인한 고비용 발생과 환경오염 문제가 발생한다. 또 발화로 인한 화재뿐만 아니라 중금속 유출 등 연쇄 사고위험성 등의 문제도 있다.

반면 물리적(전기적)으로 잔여에너지를 제거하는 솔라라이트의 건식방전은 방전 시간을 단축해 경제성을 확보하고 별도의 환경 유해요소가 발생하지 않아 친환경적이다. 더불어 용량 제한 없이 대량으로 초고속 방전이 가능한 기술로 효율적이고 고부가가치 자원 활용에 있어 경쟁력을 높일 수 있는 솔루션이다.

건식방전을 위한 솔라라이트의 설비 현황은?

사용 목적과 활용도에 따라 다양한 설비를 적용할 수 있다. 성능 테스트 시 사용되는 ‘건식 안전 방전기’는 사용 후 배터리의 잔량을 자유롭게 조절해 보관과 이송에 적합하다. ‘건식 완전방전기’는 사용 후 배터리 재활용을 위해 배터리 잔량을 99.99% 소모시켜 배터리를 불능화시키고 완전한 분해 및 파쇄뿐만 아니라 고순도 원소재 추출도 가능하다.

‘건식 회생형 방전기’는 친환경 에너지 처리를 위한 전력 회생형 구조의 건식방전 기술로 방전 시 소모되는 열에너지를 계통으로 송전하거나 자가소비해 에너지를 절감하는 형태의 방전 구조다. ‘이동형 건식 방전 시스템’은 이동형으로 유연한 설계 프로세스를 통해 대규모의 습식 배터리 처리 공간 및 폐수, 유독가스 정화시설 대체가 가능한 설비 솔루션이다.

이와 관련해 경쟁력을 높일 수 있는 연구개발과 특허 출원도 이뤄지고 있는데.

솔라라이트는 이차전지 및 배터리 재활용, 건식방전 솔루션과 관련해 다양한 연구개발을 추진하고 있으며 관련된 특허를 보유하고 있다. △리튬이온배터리 팩의 방전장치 △배터리 제어장치 △안전한 이송,보관,분해를 위한 이차전지 배터리의 건식 방전 방법 및 장치 △이차전지 배터리의 재사용 및 재활용을 위한 전처리 과정에서 에너지 회수 및 발전해 배터리를 방전하는 방법 △이차전지 배터리의 전해액 제거 및 불연화를 위한 건식 방전방법 등의 특허 출원이 이뤄졌다.

경제성, 안정성과 더불어 자원순환, ESG 등 건식방전 솔루션을 통해 기대할 수 있는 효과는?

기업들의 새로운 목표로 주목되고 있는 RE100, ESG 등의 실천에 에너지 회수 및 재생에 대한 솔루션에도 관심을 모으고 있다. 앞서 언급한 건식 회생형 방전은 사용후 배터리 재처리를 위해 방전 및 불능화시키는 데에 있어 배터리 잔존 전력을 송전 또는 자가소비 할 수 있는 솔루션이다. 복수의 폐배터리 동시회생방전으로 자원 활용 극대화를 기대할 수 있으며 ESG 경영 등에 부합하는 효과를 제공할 수 있다.

국내 폐배터리 재활용 산업에서 개선이 필요한 부분은?

폐배터리 물량이 급증하면서 정량적인 처리량 확보의 중요성이 대두되고 있다. 안전하게 대용량 방전이 가능한 건식방전을 도입해 쏟아지는 폐배터리 물량 수용이 가능한 설비와 장비를 구축해야 한다.

솔라라이트의 향후 계획 및 비전은?

차세대 성장 동력산업인 이차전지 산업의 핵심기술로써 방전공정에 혁신성을 불어넣어 시장 확대와 안정화에 기여하고자 한다. 신규성과 진보성을 확보한 솔라라이트 이차전지 재활용 전처리 솔루션은 환경 친화적이고 경제적인 기술로 국내외 폐배터리 선순환체계를 구축해나갈 것이다. 또한, 후방산업을 유발해 수입 대체가능 시장을 구축해 이차전지 산업 질적 성장을 이뤄나갈 계획이다.

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