한국지질자원연구원, 리튬 추출ㆍCO₂처분 기술 상용화 주도

국토지질ㆍ광물자원 등 4대 융복합 연구 실용화 박차
폐전자 기기 순환활용 산업원료 확보ㆍ환경규제 대응

  • 프린트
  • 페이스북
  • 트위터
  • 카카오스토리
■ R&D 집중력에 길이 있다
(10) 한국지질자원연구원


한국지질자원연구원(KIGAM, 원장 장호완)은 자원확보 및 기후변화 대응기술 등 인류적 과제와 신성장동력 창출 및 에너지 환경 등 국가적 문제를 해결해야 하는 막중한 시대적 사명감을 갖고 있다. 여기에 범 국가적 이슈인 `녹색성장'을 구현하는데 있어서도 지질자원연의 역할은 자못 크다고 할 수 있다.

이에 따라 지질자원연은 선택과 포기전략으로 지질자원 분야의 대형 융복합 연구를 통한 핵심 원천기술 확보에 주력하고 있는 가운데 국토지질, 광물자원, 석유해저, 지구환경 등 4대 중점 연구분야를 선정, R&D성과 확산 및 실용화에 박차를 가하고 있다.

특히 바닷물에서 리튬을 추출할 수 있는 세계 최고 수준의 기술을 확보한 것을 필두로, 이산화탄소 배출 감축을 위한 지중저장 및 광물탄산화 분야에 주력하고 있으며, 폐전기ㆍ전자제품의 재활용을 위한 순환 활용공정 개발에도 역량을 모아 나가고 있다.

◇리튬 추출 기술 통해 자원전쟁 대비=휴대전화와 노트북, 캠코더 등에 들어가는 이차전지 배터리의 수요 증가와 하이브리드 자동차와 전기자동차 양산, 신재생에너지 산업이 활기를 띠면서 이차전지의 원료로 활용되는 리튬의 수요량이 폭발적으로 늘고 있다. 이를 반영하듯 선진국을 중심으로 리튬을 확보하기 위한 치열한 경쟁이 가열되고 있다.

리튬은 주로 광물이나 염호에서 생산하는데 주요 생산국이 칠레, 아르헨티나, 호주, 중국 등 일부 나라에 한정돼 있다. 향후 리튬 수요가 급격히 증가할 것을 감안할 때 몇 년 이내에 공급량이 절대적으로 부족할 것으로 예상되고 있다.

따라서 지금부터 리튬확보에 나서지 않으면 과거 석유파동처럼 미래에는 `리튬파동'을 겪게 될지도 모른다는 우려 섞인 목소리도 나오고 있다. 이 같은 상황에서 지난 5월 지질자원연은 바닷물로부터 리튬을 추출할 수 있는 기술개발에 성공하는 결실을 맺었다. 통상적으로 바닷물 1리터에는 약 0.17mg의 리튬이 녹아있다. 지구에 있는 바닷물 전체가 무려 2300억톤이라는 점에서 엄청난 양의 리튬이 바닷물 속에 있는 것이다.

지질자원연이 확보한 리튬 추출기술은 리튬만을 선택적으로 추출할 수 있는 `고성능 흡착제 제조기술'로, 흡착용 분말 1g당 45MG의 리튬을 선택적으로 흡착할 수 있고 무한 반복 사용하더라도 성능 저하가 전혀 없다. 또한 흡착기능 저하와 사용후 폐기로 인해 발생할 수 있는 환경오염 및 채산성 문제를 동시에 해결한 기술로 평가받고 있다.

현재 지질자원연은 포스코와 관련 기술을 이전하기 위한 협상을 진행하고 있어 조만간 상용화 길에 접어들게 될 것으로 기대하고 있다.

◇CO₂배출 감축 위한 처분기술=인구 증가와 산업화로 인해 화석연료의 사용이 급증하면서 CO₂가 대기 중으로 배출되는 양이 매우 많아지고 있다. 이런 상황 속에서 우리나라는 `저탄소 녹색성장'을 새로운 국가 비전으로 설정하고 CO₂ 배출 감축에 적극 나서고 있다.

CO₂의 지질학적 처분은 화력발전소와 제철소 등과 같은 대규모 CO₂ 발생원에서 배출되는 CO₂를 포집해 안정하게 저장하는 대표적인 녹색기술로 가장 효율적인 감축방안 중의 하나로 주목받고 있다. CO₂ 처분은 처리방식에 따라 CO₂를 해양에 투척해 저장하는 해양저장방식과 지하 심부에 주입해 저장하는 지중저장 방식, 자연광물이나 폐기물 등과 반응시켜 고체상태의 탄산염 광물로 전환해 저장하거나 재활용하는 광물탄산화 방식 등 3가지로 구분된다.

지질자원연구원은 CO₂ 처분의 중요성을 인식해 지난해 CO₂ 처분연구실을 신설, CO₂ 감축을 위한 광물탄산화와 지중저장 기술개발에 힘쓰고 있다. 현재 연간 1000톤급의 CO₂ 처분이 가능한 광물탄산화 실험장비를 구축하고 폐석고를 이용한 CO₂ 광물탄산화 기술개발에 성공, 2건의 특허를 출원했다. 또한 석면을 이용한 광물탄산화 기술도 개발하고 있는 중이다.

이와 함께 CO₂ 지중 저장소 선정을 위해 기초 지질정보 DB를 구축하고 있으며 울릉분지에서 국내 최초로 약 2억5000톤의 저장용량을 갖춰 상업용으로 활용이 가능한 CO₂ 저장소를 발견하는 성과를 냈다. 이밖에도 지난 8월에는 기계연구원과 서울대, 충남대 등과 공동으로 초임계 지중저장 시스템 개발연구에 착수하는 등 CO2 지중저장 기술의 고도화를 추진하고 있다.

여기에 그치지 않고 내년에는 연간 1만톤의 CO₂ 처분이 가능한 광물탄산화 플랜트를 구축하고 기술개발을 통해 2015년까지 상용화할 계획이다. 아울러 CO₂ 지중저장기술 상용화를 앞당기기 위해 실험장비와 연구인력을 확충하는 한편 내년부터 전국을 대상으로 대용량 CO₂ 저장소 확보를 위한 지질조사와 탐사를 착수할 예정이다.

◇폐전자 기기의 순환 활용공정 기술=해마다 발생량이 증가하고 있는 폐PC, 폐휴대전화, 폐프린터, 폐TV 등 폐전기ㆍ전자제품에는 금과 은, 팔라듐 등과 같은 귀금속은 물론 산업소재로 활용되는 희유금속들이 함유돼 있다.

이러한 폐전기ㆍ전자제품은 환경적으로 유해한 폐기물임과 동시에 귀중한 순환자원이다. 폐PC와 폐휴대전화의 잠재 발생량은 각각 100만대, 1000만대를 넘어섰으며 현재 도시광산으로 묻혀있는 귀금속과 유가금속의 부가가치는 모두 3000억원에 달한다. 따라서 프린터, 복사기, 팩시밀리, LCD모니터 등 폐전자기기의 순환 활용이 효율적으로 이뤄진다면 엄청난 부가가치를 창출할 수 있다.

또한 산업소재 원료의 확보를 통해 국내 산업의 경쟁력도 향상시킬 수 있다. 아울러 폐전자기기의 순환 활용기술을 확보함으로써 WEEE(Waste Electrical and Electronic Equipment) 지침 등 EU의 환경규제에 대응할 수 있는 기반을 갖출 수 있다.

지질자원연은 폐전자기기의 순환 활용을 위해 물리적 전처리기술과 습식회수기술을 조합한 순환 활용공정을 개발했다. 이 공정은 고온 용융로를 사용하는 기존 공정에 비해 플랜트 설비비가 훨씬 저렴하고 소규모 조업도 가능해 국내 실정에 적합한 순환 활용공정이라 할 수 있다. 고온 추출기술에 비해 귀금속의 회수기간도 대폭 단축할 수 있고 거의 모든 유가금속의 회수가 가능한 신공정으로 평가받고 있다. 현재 기반기술의 개발을 완료하고 기술실증을 위한 파일럿 플랜트의 건설을 진행하고 있으며 내년 3월까지 시운전을 마치고 상용화 기술을 확립할 계획이다.

지질자원연은 오는 2012년 12월말 이후 아날로그 방식의 TV 방송이 디지털 방송으로 전면 교체됨에 따라 아날로그 TV방송 수신 모니터의 폐기를 대비해 지속적으로 순환 활용기술에 대한 연구개발에 적극 나선다는 방침이다.

대전=이준기기자 bongchu@

◆사진설명 : 한국지질자원연구원이 자원경쟁 시대를 대비해 가스하이드레이트 포화도에 따른 전기비저항 측정 시스템에 관한 연구를 진행하고 있다

추천기사