폐배터리 속 리튬, 담수 미생물이 90% 되살렸다

폐배터리를 강한 화학약품으로 처리하지 않고 미생물로 분해해 리튬을 회수하는 기술이 개발됐다. 실험실 단계에서 확인된 리튬 회수율은 90%를 넘어섰다.

기후에너지환경부 산하 국립낙동강생물자원관은 담수 미생물인 ‘아스퍼질러스 루추엔시스’를 활용해 폐이차전지에서 리튬을 최대 90.3% 회수하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

전기자동차와 에너지저장장치 보급이 확대되면서 리튬·니켈·코발트 등 배터리 원료 수요도 빠르게 증가하고 있다. 특히 국내에서 사용하는 주요 핵심 광물은 상당 부분을 해외 수입에 의존하고 있어 사용이 끝난 배터리를 다시 자원으로 활용하는 기술의 중요성이 커지고 있다.

연구진은 2025년부터 자원관이 보유한 담수 미생물 가운데 폐배터리의 ‘블랙파우더’에서 리튬을 효과적으로 분리할 수 있는 균주를 찾아왔다.

블랙파우더는 폐배터리를 분쇄한 뒤 얻는 검은색 가루다. 리튬과 니켈, 코발트, 망간 등 경제적 가치가 높은 금속이 섞여 있어 폐배터리 재활용의 핵심 원료로 꼽힌다.

연구진이 찾아낸 미생물은 곰팡이류인 아스퍼질러스 루추엔시스다. 이 균주의 배양액을 블랙파우더에 적용한 결과, 80℃에서 24시간 동안 리튬을 최대 90.3%까지 회수했다.

이는 기존 황산 처리 조건보다 회수 성능이 약 9~23% 높은 수준이라고 자원관은 설명했다.

폐배터리 재활용 공정에서는 금속을 녹여내기 위해 황산 등 화학물질이 사용된다. 미생물이나 미생물이 만들어내는 유기산을 활용하면 화학약품 사용량과 공정 과정에서 발생하는 환경 부담을 줄일 가능성이 있다.

다만 이번 성과는 실험 조건에서 확인된 결과인 만큼 실제 산업 현장에 적용하려면 대량 처리와 비용, 처리 시간, 반복 사용 가능성 등에 대한 추가 검증이 필요하다.

국립낙동강생물자원관은 아스퍼질러스 루추엔시스를 이용한 폐이차전지 유가금속 회수 기술의 특허를 7월 중 등록할 예정이다.

미생물을 직접 배양하지 않고도 산업 현장에서 기술을 활용할 수 있도록 미생물이 생산한 유기산만을 이용해 리튬 등 금속을 회수하는 후속 기술도 개발하고 있다.

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”이라고 말했다.