사진:에너지공학과 조용현 교수

순천향대학교(총장 송병국)는 에너지공학과 조용현 교수 연구팀이 폐배터리 속 리튬(Li), 니켈(Ni), 코발트(Co)를 한 번의 전기화학 공정으로 동시에 분리할 수 있는 신기술을 개발했다고 30일 밝혔다.
이번 연구 성과는 환경공학 분야 상위 3%에 해당하는 세계적 학술지 Chemical Engineering Journal(IF 13.2)에 게재됐다.

기존 금속 회수 기술은 여러 단계를 거치는 복잡한 화학 공정을 필요로 했다. 그러나 조 교수 연구팀은 ‘원스텝(One-step) 전기화학 분리 시스템’을 구현해 이러한 과정을 단 한 번의 전기화학 반응으로 단축했다.

핵심은 연구팀이 자체 개발한 ‘기능성 분리막’이다. 이 분리막은 금속이온의 크기와 전하 특성을 정밀하게 구분해 리튬은 통과시키고, 니켈과 코발트는 차단하는 역할을 한다. 여기에 화학적 결합 조절제(EDTA)를 활용해 니켈의 성질을 변화시킴으로써, 세 금속이 각각 다른 경로로 스스로 분리되도록 하는 정교한 시스템을 완성했다.

이 기술을 적용한 시스템은 리튬 98.3%, 니켈 78.0%, 코발트 77.3%의 높은 분리 효율을 보였다. 특히 에너지 소비량을 기존 공정 대비 80% 이상 절감했으며, 실제 폐배터리 용액과 유사한 조건에서도 안정적으로 작동해 상용화 가능성을 입증했다.

조용현 교수는 “이번 기술은 복잡한 화학처리 없이도 전기적 방식으로 여러 금속을 동시에 분리할 수 있는 첫 사례”라며 “리튬·니켈·코발트 같은 핵심 자원을 친환경적이고 경제적으로 회수할 수 있는 기반 기술이 될 것”이라고 말했다.
그는 또 “향후 폐배터리뿐 아니라 반도체, 수소산업 등 다양한 자원순환 공정에도 폭넓게 활용될 수 있다”고 덧붙였다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 글로벌 기초연구실(GRL) 사업, 그린수소기술자립 프로젝트, 순천향대 교내 연구지원사업의 후원을 받아 수행됐다. 특히 충청남도와 아산시 등 지역 지자체도 깊은 관심을 가지고 연구를 지원하고 있어, 향후 대학-지자체 협력의 대표적 성공 사례로 자리매김할 것으로 기대된다.