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[테크블랙홀] 리튬 고속 추출 신공정

세계 일류 연구기관으로 도약하는 한국지질자원연구원 KIGAM! 국토 안심개발과 자원 확보를 통해 국가 산업 발전을 책임지겠습니다 탄소세의 제정, 지속 가능한 그린 에너지 도입의 필요성과 같은 이유로 인해 전세계적으로 수요가 크게 증가중인 전기자동차. 이는 곧 전기자동차 핵심 부품인 배터리의 주원료 리튬 수요 역시 증가한다는 뜻이기도 합니다. 2025년에는 리튬의 수요가 약 30만 톤 정도로 크게 증가할 것으로 예상되어 안정적으로 리튬 자원을 확보하는 일이 시급한 과제입니다. 그러나 2018년 기준 리튬 생산의 절반 이상을 차지하는 염수형 리튬 생산 공정은 오직 고농도의 리튬 염수에서만 1년 이상의 생산 기간을 거쳐야만 하고 투자 비용도 높아 크게 증가할 미래의 수요를 충족하기에는 매우 어려운 상황입니다. 따라서 한국지질자원연구원 KIGAM에서는 이러한 요구를 충족시키고 대한민국의 글로벌 자원 경쟁력 증대를 위해 리튬 농도가 낮거나 불순물이 많아 개발되지 않았던 염호에서 리튬을 고속으로 추출하는 고효율 신공정을 개발하였습니다. 이 기술은 무엇인가요? 현재 전기자동차 수요가 크게 확대되면서 리튬이온배터리의 수요가 증가하고 있습니다. 기본적으로 리튬 원료가 많이 필요합니다. 현재 리튬 원료는 리튬 광석이나 염호에서 생산하고 있는데 50% 이상 리튬 염호에서 자연 증발 공정을 통해서 생산하고 있습니다 이러한 방식은 , 자연 증발 방식으로 생산기간이 오래 걸리고 투자비가 많이 들고 효율이 40% 이하로 감소하는 단점을 가지고 있습니다. 따라서 저희는 저농도 리튬 많은 불순물을 가지고 있는 많은 염호에 대해서 리튬을 고속으로 추출할 수 있는 신기술을 개발하게 되었습니다. 이 신기술은 리튬 염호에 알루미늄 소스를 공급해서 불용성의 리튬 알루미늄 형태로 침전 회수한 다음에 이를 황산염과 반응을 통해서 수용성의 황산 리튬 불용성의 알루미늄 화학물 형태로 상전환해서 수침출을 통하게 되면 리튬 원료를 제조하는데 고농도의 리튬용액을 제조할 수 있는 아주 획기적인 기술이 되겠습니다. 리튬의 농도가 낮고 불순물 함량이 많아도 고속으로 리튬을 직접 추출할 수 있는 기술입니다. 개발할 수 있는 염호의 대상이 크게 확대되고 그 다음에 저희는 기본적으로 알루미늄 화합물을 활용하기 때문에 친환경적이고 수자원도 확보가 가능합니다 그리고 저희는 공정 중에 황산리튬용액을 제조하는데 이 황산리튬용액 제조는 현재 수산화리튬제조에 유리한 측면을 가지고 있습니다. 재활용을 통해서 다시 쓸 수 있기 때문에 경제성이 굉장히 높다고 볼 수 있습니다. 이 기술은 어디에서 사용하게 되나요? 현재 전기자동차의 수요가 크게 급격히 증가하면서 고용량의 리튬이온배터리 수요가 증가하고 있는데 이러한 고용량의 리튬이온배터리를 제조하는데 탄산리튬 대신 수산화리튬이 많이 사용되고 있습니다. 저희 기술의 장점 중 하나인 공정 생성물이 고농도 황산 리튬 용액이기 때문에 이 고농도 황산 리튬 용액은 수산화리튬제조에 적합한 그런 특성을 가지고 있습니다. 따라서 저희 기술은 리튬이온배터리 제조 리튬이온배터리 원료 소재 제조 또는 이러한 산업 원료 확보 차원에서 굉장히 중요한 기술이 되겠습니다 KIGAM이 개발한 염호 리튬 고속 추출법은 생산 기간을 혁신적으로 단축시켰습니다 기존 기술이 자연 증발을 통해 농축,불순물 전처리 공정 등를 거쳐야만하는 것에 비해 알루미늄 공급원 첨가를 통한 화학적 반응으로 리튬 만을 침전 고속 추출하여 약 12개월에 이르는 생산 기간을 겨우 10일 정도로 단축시킨 매우 혁신적인 기술입니다. 이는 리튬-알루미늄 화합물과 황산염의 반응 공정을 통해 수용성의 황산리튬과 불용성의 산화 알루미늄으로 효과적인 분리가 가능하기 때문에 리튬 분리와 농축이 용이하도록 공정이 단수화된 것이 큰 이유라고 할 수 있습니다. 본 기술은 침전 회수 및 수침출을 통해 리튬을 농축하는 공정을 거치므로 수자원 확보가 가능하고 환경에 영향이 적은 알루미늄 공급원을 활용하여 지속 가능한 발전에도 부합하는 기술입니다. 또한 기존 기술이 1,000 ppm 이상의 고농도 염수에서만 추출이 가능했던 것과는 달리 500 ppm 이하의 저농도 염수 및 산업 리튬 폐수까지 확대 적용이 가능하며 약 80% 이상의 리튬 회수율을 보여줍니다. 중간 부산물로 발생하는 고순도,고농도의 황산 리튬 용액은 전기 자동차용 고용량 배터리 제조에 쓰이는 수산화리튬 제조에 유리하다는 장점과 부산물로 발생되는 알루미늄산화물은 재활용이 가능해 경제성을 높일 수 있는 장점을 가진 고효율 기술이라고 할 수 있습니다. 점차 확대되는 전기 자동차 시장의 수요를 충족하기 위해서는 리튬 자원을 안정적이고 장기적으로 확보할 필요가 있습니다. 한국지질자원연구원 KIGAM은 신재생 에너지로 대한민국이 우뚝 서는 그 날을 위해 연구와 개발을 이어 나갈 것입니다. 세계 일류 연구기관으로 도약하는 한국지질자원연구원 KIGAM! 국토 안심개발과 자원 확보를 통해 국가 산업 발전을 책임지겠습니다