김재관 한전 전력연구원 발전연구소 책임연구원, 석탄재 함유 리튬 추출기술 확보로 희토류 국가 경쟁력 이익창출 기대

한전(사장 조환익) 전력연구원(원장 최인규) 발전연구소는 석탄화력발전소에서 발생되는 석탄회로부터 고부가 희소금속인 리튬(Li)을 90%이상 추출할 수 있는 원천기술을 개발하고 국내 특허와 국제 특허출원을 완료했다고 밝혔다.

석탄회는 화력발전소에서 연료로 사용되는 석탄이 사용된 후 나오는 물질로 현재 발전소에서 발생하는 석탄회의 약 85%가 시멘트 몰탈 혹은 콘크리트 혼화제 등으로 재활용되고 나머지는 매립장에서 매립돼 사라지고 있는 상황이다.

희귀 금속인 리튬은 휴대전화 및 전기자동차 등에 사용되는 리튬 2차 전지, 반도체 및 항공기 소재 등 다양한 산업분야에서 활용되는 물질로 ‘백색황금’으로 불리는 금속이다. 석탄회에서 고부가 희소금속인 리튬 추출기술 확보로 국가 경제적 이득을 불러오게 될 전망이다.

석탄재 함유 리튬 90%이상 회수기술 개발로 국내·외 특허 출원 완료
고가 희토류 동시추출 기술개발로 전략적 광물자원 보급기반 확보 주력 

마이크로파 활용으로 90%이상 추출

지역적으로 편중이 심한 자원 중 하나인 리튬은 2차전지, 반도체, 항공기 소재 등 산업분야에 활용되는 고부가 희토류 금속이지만 국내에서는 거의 부존돼 있지 않아 사용되는 대부분을 수입에 의존하고 있는 상황이다.

한전에서 개발한 ‘석탄회 활용 리튬 추출기술’은 전세계적으로 그 활용도가 높은 석탄 화력발전 과정에서 발생되는 석탄회로부터 추출하는 기술이라는 점과, 석탄회에 함유된 전체 리튬의 약 90%이상을 추출할 수 있는 고효율 원천 기술이라는데 큰 의미가 있다.

김재관 한전 전력연구원 발전연구소 책임연구원은 “기존 이산화탄소(CO2)를 활용해 석탄회에서 리튬을 추출하는 기술은 세계적으로 연구단계에 머물러 있고 추출율은 약 10%정도”라고며 “한전이 독자 개발한 이번 공정기술은 마이크로파를 활용한 추출 방식으로서 석탄회 1kg당 50~280mg정도가 포함된 리튬을 90% 이상 추출할 수 있는 기술”이라고 설명했다.

국내 석탄회의 경우, 현재 약 5,700만 톤 가량이 발전소 매립장에 매립돼 있는 것으로 파악되고 있으며, 매년 석탄 화력발전소에서 790여 만 톤이 발생한다.

석탄회에는 리튬(Lithium) 이외에 LED 및 영구자석의 핵심 원료로 사용되는 이트륨(Yttrium), 네오디뮴(Neodymium) 등의 희토류 금속도 농축돼 있으며, 연간 발생되는 석탄회 790여 만 톤 중 약 1만8천 톤 정도가 함유된 것으로 알려져 있다.

국가적 전략적 광물자원 보급기반 확보

김재관 책임연구원은 “한전은 이번에 개발된 원천기술을 바탕으로 상업적으로 이용할 수 있는 순도 95% 이상의 탄산리튬을 생산하기 위한 추가 기술 개발 및 석탄회에 함유된 희토류 금속을 리튬과 함께 동시 추출할 수 있는 기술 개발을 현재 진행 중에 있다”며 “이 기술들의 상용화를 통해 현대 산업에 필수적인 전략적 광물인 리튬 및 희토류 금속을 자체 공급하는 기반을 마련하고 더불어 관련 기술을 세계시장에 수출하는 등 국가 경제적 이익을 창출 할 것으로 기대한다”고 강조했다.

리튬은 크게 암석광물 또는 염수에서 생산해오고 있으며, 탄산리튬(Li2CO3), 염화리튬(LiCl), 수산화리튬(LiOH)의 형태로 추출된다. 이 중에서 탄산리튬 형태가 산업적으로 가장 많이 활용되고 있는 추세다.

한전의 석탄재 리튬 추출기술 확보로 첨단산업에서 사용량이 높아지는 희토류 광물자원 확보 측면으로도 국제적 경쟁력을 확보했다는 평가다.