‘원스텝 전기화학 분리 시스템’으로 공정 단축·에너지 소비 80% 절감… 세계적 학술지 게재
  • ▲ 순천향대학교 에너지공학과 조용현 교수.ⓒ순천향대
    ▲ 순천향대학교 에너지공학과 조용현 교수.ⓒ순천향대
    순천향대학교(총장 송병국)는 에너지공학과 조용현 교수 연구팀이 폐배터리 속 리튬(Li), 니켈(Ni), 코발트(Co)를 한 번의 공정으로 동시에 분리해내는 전기화학 기반 신기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

    이번 연구 결과는 환경공학 분야 상위 3%권의 세계적 학술지인 ‘Chemical Engineering Journal’(피인용지수 IF 13.2) 에 게재됐다.

    기존의 금속 회수는 여러 단계를 거치는 복잡한 화학공정이 필요했으나, 조 교수 연구팀은 ‘원스텝(One-step) 전기화학 분리 시스템’을 통해 이 과정을 단 한 번의 전기화학 반응으로 단축했다. 

    핵심 기술은 연구팀이 자체 개발한 기능성 분리막으로, 금속이온의 크기와 전하 특성을 정밀하게 구분해 리튬은 통과시키고 니켈과 코발트는 선택적으로 차단한다.

    또한 연구팀은 금속이온 제어에 사용되는 화학 결합 조절제(EDTA)를 활용해, 니켈의 화학적 성질을 변화시켜 리튬·니켈·코발트가 각각 다른 통로로 자연스럽게 분리되는 정교한 시스템을 구현했다.

    실험 결과, 해당 시스템은 리튬 98.3%, 니켈 78.0%, 코발트 77.3%의 높은 분리 효율을 보였으며, 에너지 소비량은 기존 공정보다 약 80% 이상 절감됐다. 

    또한 실제 폐배터리 용액과 유사한 조건에서도 안정적으로 작동해 상용화 가능성을 입증했다.

    조용현 교수는 “이번 기술은 복잡한 화학 처리 없이 전기적 방식만으로 여러 금속을 동시에 분리할 수 있는 첫 사례”라며 “리튬, 니켈, 코발트 등 핵심 자원을 친환경적이면서도 경제적으로 회수할 수 있는 기반 기술로, 향후 폐배터리뿐 아니라 반도체·수소산업 등 다양한 자원순환 공정에 적용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

    한편, 이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 글로벌 기초연구실(GRL) 지원사업, 그린수소기술자립 프로젝트, 순천향대학교 교내 연구지원사업의 후원을 받아 수행됐다.