한국지질자원연구원, 中 의존도 해소 위한 배터리 재활용 기술 중요성 강조

한국광해광업공단과 한국금속재자원산업협회가 주관하며 핵심광물재자원화포럼이 주최하는 ‘2025 핵심광물재자원화포럼 정기총회’가 18일 오후 여의도 글래드 호텔에서 열렸다.

이날 행사에서는 핵심광물 정책·제도, 원료·기술에 대한 세미나가 진행됐다. 한국지질자원연구원 김홍인 센터장은 ‘핵심광물 확보를 위한 사용후 배터리 재활용 기술 현황’을 주제로 발표를 진행했다.

김 센터장은 먼저 세계 배터리 시장의 성장과 함께 사용후 배터리의 재활용 중요성이 더욱 커지고 있다고 강조했다. 현재 사용후 배터리의 50% 이상이 휴대용 리튬이온배터리(LIB)에서 발생하고 있으며 글로벌 재자원화 시장에서는 중국이 70% 점유율로 압도적 우위를 보이고 있다. 한국은 17%, 유럽은 8% 수준에 머물러 경쟁력 강화가 시급하다는 분석이다.

이어 국내 핵심광물 수입 구조와 위험 요인도 지적됐다. 리튬, 니켈, 코발트, 망가니즈, 흑연과 함께 세륨·란탄·네오디뮴·디스프로슘·터븀 등 희토류 5종을 포함한 10대 전략 핵심광물 대부분이 특정 국가, 특히 중국에 대한 의존도가 높아 공급망 리스크가 심화되고 있다는 것이다. 정부가 2030년까지 특정국 의존도를 50%대로 완화하겠다는 목표를 세웠으나 니켈과 탄산리튬을 제외한 대부분의 핵심광물이 여전히 중국 의존도가 과도한 상태라는 점도 언급됐다.

전지 소재 시장 현황에 대한 분석도 이어졌다. LIB 소재 중 양극재가 전체 시장의 55%를 차지하며 특히 니켈(Ni)과 코발트(Co)가 비용 구조에서 높은 비중을 차지하고 있다. 주요 소재의 국가별 점유율 역시 중국 우세가 뚜렷하며 그중 음극재는 중국 비중이 90%에 달해 공급 다변화의 필요성이 더욱 부각되고 있다. 자동차용 전지 시장에서도 중국의 영향력은 거세다. 전기차 수요 증가와 원자재 투자 확대에 힘입어 중국은 글로벌 EV 배터리 시장에서 60% 이상을 차지하며 1위를 유지하고 있으며 2023년 기준 중국 6개 업체가 세계 시장의 63%를 점유했다. 한국은 23%, 일본은 8%로 뒤를 이었다. 특히 최근에는 니켈 함량이 높은 하이니켈(High-Ni) 배터리 생산량이 빠르게 증가하면서 관련 원료 수급 경쟁이 더욱 치열해지고 있다.

김 센터장은 이러한 공급망 불안과 소재 수급 문제를 해결하기 위한 핵심 대응책으로 사용후 배터리 재활용 기술을 꼽았다. 현재 상용화된 재활용 방식은 건식 처리공정과 습식 처리공정으로 나뉜다. 건식공정은 모듈까지 해체한 뒤 고온 용융로에서 금속 분을 회수하고 이를 다시 습식공정으로 정제해 고순도 소재를 제조하는 방식이다. 습식공정은 방전·파쇄·열처리 등 전처리 이후 용출·정제 과정을 통해 고순도 소재를 얻는 기술로, 공정 효율성이 높아 확대 적용되고 있다.

특히 용매추출 기술은 코발트(Co), 니켈(Ni), 리튬(Li) 등을 선택적으로 분리·농축할 수 있어 재활용 공정의 핵심으로 부상하고 있다. 용매추출을 통해 얻은 금속은 전해 채취 후 메탈로 생산하거나, 결정화를 통해 탄산리튬·황산코발트·황산니켈·황산망가니즈 등 고순도 화합물로 제조할 수 있다. 이 기술은 자동화가 가능하고 고순도 용액 생산에 유리하다는 장점이 있지만 유기용매 비용 부담, 휘발 손실 관리, 불순물 제거 과정 등 해결해야 할 과제도 여전히 존재한다고 설명했다.

김 센터장은 마지막으로 “재활용 공정의 환경성 강화와 고효율 기술 개발을 통해 공정 부하를 줄이고 공정 단순화 및 신공정 개발로 비용을 낮추며 폐기물의 업사이클링을 통해 부가가치를 높이는 방향으로 기술 경쟁력을 강화해야 한다”며 “핵심광물 공급망 안정화를 위해 재활용 산업의 전략적 육성이 필수”라고 강조했다.