[르포] "폐배터리서 채굴한다고?"… 성일하이텍, 전기차 핵심 소재 생산

전북 군산 성일하이텍 습식2공장 가보니

 
 
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성일하이텍 군산 습식2공장은 폐배터리에서 연간 니켈 2000톤을 추출한다. 군산공장 전경. /사진=성일하이텍
성일하이텍 군산 습식2공장은 폐배터리에서 연간 니켈 2000톤을 추출한다. 군산공장 전경. /사진=성일하이텍
지난 23일 전북 군산에 위치한 성일하이텍의 전기차 배터리 핵심 소재를 공급하고 있는 생산공장을 찾았다. 군산국가산업단지에 들어서니 시멘트를 제조하고 강관을 찍어내는 공장들이 바쁘게 움직이고 있었다.

차로 15분 정도 더 달리자 약 4만6200㎡(1만4000평)의 성일하이텍 군산공장 부지가 펼쳐졌다. 입구에는 전기자동차와 전자기기, 전동공구, ESS(에너지저장장치)에서 쓰이다 버려진 배터리들이 마대자루에 가득 담겨 있었다. 



'용매 추출' 기술로 국내 폐배터리 재활용 선두 우뚝


탄산 리튬동. /사진=성일하이텍
탄산 리튬동. /사진=성일하이텍
성일하이텍은 전자 폐기물에서 금속을 추출하는 리사이클 전문기업이다. 폐기물중간처리업으로 시작한 성일하이텍은 2011년부터 본격적으로 폐배터리 내 유가금속을 습식으로 회수했다. 이차전지 폐기물을 분해해 습식제련을 거쳐 소재 양산에 성공한 것은 성일하이텍이 국내 처음이다. 그동안 고상의 황화물만 판매하다 용매 추출 기술 개발을 통해 현재는 황산코발트, 황산니켈, 황산망간, 탄산리튬 등까지 공급하고 있다. 이는 전기차 배터리의 핵심 소재다. 

전기차 시장이 본격적으로 성장하면서 오는 2030년 글로벌 폐배터리 시장도 181억달러(약 20조2000억원)에 이를 것으로 전망된다. 국내에서도 10만개에 육박하는 전기차 폐배터리가 배출될 것으로 추정된다. 여기에 최근 전기차 배터리 소재확보 경쟁이 치열해지면서 성일하이텍의 폐배터리 재활용 기술력과 역할에 관심이 쏠리고 있다. 

전기차 폐배터리는 크게 해체-열처리-파분쇄-침출-용매 추출 과정을 거친다. 전처리 공정인 '배터리 리사이클링 파크'에 들어서니 한 직원이 폐배터리를 케이스와 셀·모듈을 분리하는 자동화 기계에 옮기고 있었다. LG에너지솔루션 등 국내 배터리사의 제품도 눈에 띄었다. 과거에는 케이스와 셀을 수작업으로 분리했으나 자동화 기계 도입으로 시간 절감이 가능해졌다. 

이렇게 모여진 배터리 셀은 400도의 열처리 과정을 거친다. 셀 안의 유기물을 빼고 순수 금속만을 모으기 위해서다. 열기를 헤치고 다음 단계인 파분쇄 설비가 있는 끝단으로 들어서자 강한 진동 소리가 귀를 때렸다. 열로 건조된 금속들은 파쇄공정에서 해머와 그라인더로 분쇄되고 있었다. 이후 입도선별·자력선별 과정을 거친다. 마치 알갱이를 거르는 체처럼 좌우로 체질을 하면 블랙파우더와 니켈칩 등으로 나뉘게 된다. 블랙파우더는 니켈과 리튬, 코발트, 망간 등이 함유된 가루다. 

염광현 성일하이텍 기획팀장은 "전기차 폐배터리 입고가 늘고 있는 만큼 팩과 모듈을 안전하게 방전하고 해체하는 기술에 더욱 중점을 둘 계획"이라며 "관련 전용라인 추가 확보를 계획하고 있다"고 설명했다.



올해 헝가리·중국공장 증설… 국내 3공장 2023년 완공 목표


침출동. /사진=성일하이텍
침출동. /사진=성일하이텍
성일하이텍의 가장 큰 경쟁력은 용매 추출 기술이다. 블랙파우더 내 코발트, 니켈, 리튬, 망간 등 성분을 뽑아내는 핵심 공정이다. 지난해에는 이 기술로 탄산리튬까지 확보했다. 다음 목표는 수산화 리튬 개발이다. 대표적인 배터리 원료인 수산화 리튬은 지난해 기준 한국이 중국에 81.1%를 의존한 소재이기도 하다. 개발에 성공할 경우 포스코케미칼 등 배터리 소재 업체들의 자원 확보에도 도움이 될 것으로 기대된다. 

후처리 공장은 거대한 탱크들로 가득 찼다. 침출 공정에서는 블랙파우더와 침출용액인 황산이 한창 섞이고 있었다. 이아름 성일하이텍 연구개발팀 선임연구원은 "용매를 사용해 원하는 성분을 흡착한 후 황산으로 씻어주면 황산화물을 빼낼 수 있다"고 말했다. 이 용액은 구리, 망간, 코발트, 니켈, 리튬 순으로 추출되면서 배터리 핵심소재로 재탄생하게 된다.  

고객사의 요구에 따라 용액을 결정화해 공급할 수도 있다. 대신 건조화 작업이 더해진다. 바로 옆 공장에서는 용액을 분말로 만들기 위해 건조·탈수 설비가 쉼없이 돌아가고 있었다. 최근에는 원가 절감 등을 이유로 액상으로 만들어진 소재를 찾는 고객사가 늘고 있다. 소재별 생산량은 연간 기준 코발트 960톤, 니켈 2000톤, 황산망간 1500톤, 탄산리튬 2500톤이다. 전 공정을 거쳐 전해된 소재들의 순수 생산량이다. 

헝가리, 말레이시아, 인도, 중국, 폴란드 등 해외 공장에서 전처리 공정을 마친 금속들은 2공장으로 들여와 습식공정을 거친다. 이 때문에 군산 습식1·2공장 캐파가 모두 찬 상태다. 성일하이텍은 올해 헝가리 2공장, 중국 2공장 증설에 나설 계획이다. 내년 상반기 IPO(기업공개)에 맞춰 국내 습식3공장 준공도 목표로 하고 있다. 
 

권가림
권가림 hidden@mt.co.kr  | twitter facebook

안녕하세요 산업1팀 권가림 기자입니다.

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