하수찌꺼기서 '인' 추출…이차전지 소재 리튬인산철 생산공법 확보

[이투뉴스] 이차전지 소재 시장에 지각변동이 일고 있다. 휴대전화와 전기 자동차, 에너지 저장용 등 영역이 확대되고 있는 이차전지는 한번 쓰고 버리는 일반 건전지(1차전지)와 달리 외부전원으로 충전해 반영구적으로 사용한다.

이차전지 종류는 납 축전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지, 니켈-수소(Ni-MH)전지, 리튬-이온(Li-Ion)전지, 리튬-이온 폴리머(Li-Ion Polymer)전지 등이 있다. 이 중 가장 뛰어난 성능으로 이차전지 시장의 가장 큰 점유율을 차지하고 있는 것이 리튬이온 계열의 전지다.

리튬이온전지 구조는 크게 양극, 음극, 전해질 세 부분으로 나뉘는데, 상업적으로 가장 많이 이용되는 음극 재료는 흑연, 양극 재료는 리튬코발트산화물, 리튬인산철, 리튬망간산화물 등이다.

최근 전기분해 전문업체인 엘라이저테크놀로지(대표 김형성)가 리튬인산철 생산공정을 개발해 화제다. 그것도 공공하수처리장의 애물단지로 여겨지던 하수 찌꺼기(슬러지)에서 인을 추출, 하수처리장의 총인(T-P)을 제거하는 동시에 인을 모아 이차전지 소재인 리튬인산철 생산공법을 개발했다.

김형성 대표는 "지금껏 하수처리장에서 버려졌던 인화합물을 모아 리튬과 결합시켜 리튬인산철을 생산하는 기술은 국내 최초"라고 말했다.

엘라이저테크놀로지는 전기분해 업계에서는 꽤 유명한 업체다. 김 대표는 2000년부터는 전기분해 방식을 이용한 수처리 장비를 만들기 시작해 어느 정도 입지를 다져놓은 상태.

이를 눈여겨본 김해시 담당 공무원은 화목동과 장유면에 들어설 공공하수처리장의 총인처리시설 설치를 위해 엘라이저테크놀로지의 문을 두드렸다고 한다. 지난해 8월 전기응집 및 인화합물 회수를 이용한 하수종말처리장은 특허 등록을 마친 상태.

이달 중순 공사에 착수한 김해시 화목·장유공공하수처리시설은 각각 하루 14만5000톤과 9만7000톤의 하수를 처리할 수 있는 규모로, 연말 완공 예정이다.

김 대표는 여기서 추출한 인의 순도가 99%라는 점에 착안, 리튬과 결합시킨다면 전기차 이차전지 소재인 리튬인산철을 생산할 수 있다고 판단했다. 리튬인산철은 기존 리튬이온전지보다 저렴하고 과열이나 폭발 등 위험이 적어 안정성이 높은 게 특징이다.

아이디어는 충분히 좋았지만 기술력은 갖추고 있지 않았다. 김 대표는 "한국세라믹기술원 전자부품소재팀에서 큰 도움을 받았다"고 설명했다. 지식경제부 산하연구기관인 한국세라믹기술원의 회원으로 가입하면 중소기업이 내놓은 아이디어를 상용화하기 위해 기술원이 박사급 연구원을 직접 지원, 실질적인 도움을 준다.

엘라이저테크놀로지는 이 제도를 이용, 인산철에 리튬을 첨가하는 공정을 완성했다. 화목공공하수처리장이 완공되면 하루에 추출할 수 있는 인산철은 2톤가량. ㎏당 3만5000원에 거래되는  인산철의 현재 시가를 고려하면 엘라이저테크놀로지가 벌어들이게 될 수입은 7000만원에 달할 것으로 예상된다.

김 대표는 "현재 한화 등에서 리튬인산철을 생산하고 있는데 여기는 인과 리튬 모두를 수입에 의존하기 때문에 단가가 높을 수밖에 없다"면서 "우리도 리튬은 수입하지만 인은 자체 공정을 통해 생산하기 때문에 단가가 좀 낮게 책정될 것"이라고 말했다.

이어 "내년부터 하수처리장의 총인 방류기준이 대폭 강화되는데 이번 공정으로 하수처리장의 총인 제거는 물론 고가의 리튬인산철도 생산할 수 있어 두 마리 토끼를 한번에 잡는 셈"이라고 덧붙였다.

김선애 기자 moosim@e2news.com