염수(鹽水)에서 노다지를 건지다

전기차 배터리 리튬 추출기술 특허동향

전기자동차 휴대폰 등에 사용되는 2차전지의 핵심 소재인 리튬을 염수 등에서 추출하는 특허기술이 세계적으로 증가하고 있다.
염수는 리튬을 함유한 암염이 녹아 있는 것으로 내륙에 존재하며, 칠레, 아르헨티나, 볼리비아, 브라질 등 남미대륙에 편중(전세계 염수의 70%)되어 있다.
희유금속인 리튬을 추출할 수 있는 자연 공급원으로는 해수, 광석, 염수가 대표적이다.

리튬은 해수에 가장 많이 용존되어 있으나, 해수와 광산에서의 리튬추출은 공정이 복잡하고 많은 에너지를 소모하며, 환경 오염물질 방출이 심하여 경제성이 떨어지는데 비해, 염수로부터의 리튬 추출 비용은 톤당 2,000불로 다른 방식에 비하여 저렴하여 전체 리튬의 70%가 염수에서 생산되고 있다.

리튬 용존량은 해수가 2,500억톤, 염수가 6,714만톤, 광산은 1,844만톤으로 추정된다. 리튬추출비용은 해수가 8,000달러, 광산은 4,000달러, 염수는 2,000달러로 조사되었다.
이 주요 5개국의 리튬 추출 관련 특허출원 동향을 분석한 결과에 따르면, 1975년부터 특허출원이 시작되어 1990년대부터 출원이 증가하기 시작하였고, 2009년 39건, 2010년 58건, 2011년 59건으로 최근 들어 출원이 급증하고 있는 것으로 나타났다.
리튬 추출과 관련된 주요 특허기술 200여건을 분석한 결과, 일본이 44%(87건)으로 가장 많았고, 우리나라는 미국, 중국에 이어 4번째로 나타났으며, 최다 출원인은 일본의 공업기술원(24건)이다.
리튬 추출방법에 관해서는, 염수에서의 리튬추출 관련 특허출원이 70건으로 광산(10건)이나 해수(5)에서의 추출보다 많은 것으로 나타났다.

염수에서의 리튬 추출기술 중에는 리튬을 직접 추출하는 기술이 41%(29건)으로 가장 많았고, 불순물 정제 26%(18건), 기타 리튬화합물 제조 14%(10건), 증발농축 12%(8건), 탄산리튬 제조 7%(5건) 순으로 나타났다.
그간, 일본 등 선진국이 주도하던 리튬추출 기술분야에 최근 국내기업들의 참여가 확대되고 있는데, 일예로, 종래 염수의 자연증발방식으로 1년 걸리던 리튬 생산기간을 1개월로 단축시키는 획기적인 특허기술을 바탕으로 아르헨티나의 관련업체와 탄산리튬 연간 200톤 생산규모의 리튬 추출 파이럿 플랜트 건설에 합의한 바 있다
향후, 전량 수입에 의존하고 있는 리튬이 경제적으로 추출되는 기술에 대해 금속제련 기술분야에서 지속적으로 연구개발 및 특허출원을 통하여 우리만의 특화된 원천기술 확보가 필요할 것이다.

/ 여상용 기자