기후에너지환경부 산하 국립낙동강생물자원관(관장 용석원)은 담수 미생물을 활용해 이차전지 폐기물에서 핵심 원료인 리튬을 90% 이상 회수할 수 있는 친환경 기술을 최근 개발했다고 밝혔다.

▲ 아스퍼질러스 루추엔시스(A. luchuensis FBCC-F2629) 균주의 현미경(좌, 막대길이=100㎛) 및 플레이트(우) 사진

전기자동차와 에너지저장장치(ESS) 보급이 늘어남에 따라 리튬, 니켈, 코발트 등 배터리 핵심 광물의 수요도 급증하고 있다. 우리나라는 리튬 등 주요 광물의 대부분을 해외 수입에 의존하고 있어 폐배터리 재활용을 통한 자원 확보의 중요성이 커지고 있다.

이에 연구진은 2025년부터 국립낙동강생물자원관이 확보하고 있는 담수 미생물자원을 대상으로 폐배터리 블랙파우더(black powder) 내에서 리튬을 효율적으로 회수할 수 있는 미생물을 탐색했다.

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

▲ 블랙파우더(LCO)에서 용출 방법에 따른 리튬 용출 효율 비교

해당 균주의 배양액을 활용한 실험에서 폐배터리 블랙파우더 내 리튬을 최대 90.3%까지 회수했다. 이는 황산 처리 조건 대비 약 9~23% 높은 수준이다. 해당 실험은 80℃ 조건에서 24시간 동안 진행됐다.

국립낙동강생물자원관은 이번 연구 결과를 바탕으로 아스퍼질러스 루추엔시스를 활용한 폐이차전지 내 유가금속 회수 기술에 대한 특허를 이달(7월) 중에 등록할 예정이다.

▲ 블랙파우더(NMC811)에서 용출 방법에 따른 리튬 용출 효율 비교

아울러 연구진은 기술 사업화의 가능성을 높이기 위해 미생물이 생산하는 유기산을 활용한 유가금속 회수 기술도 개발하고 있다. 이를 통해 미생물 배양시설을 갖추기 어려운 산업 현장에서도 더욱 쉽게 관련 기술을 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

정유진 국립낙동강생물자원관 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”이라며, “앞으로 기술 상용화를 위한 후속 연구를 지속적으로 추진하여 산업 현장에서 활용도를 높일 수 있는 기술로 발전시켜 나가겠다”라고 밝혔다.