일본, 폐 EV 배터리에서 리튬을 최대 90% 회수하는 방법 개발

• 일본의 재활용 시설이 폐 EV 배터리에서 리튬 약 90%를 회수해, 회수율이 50% 미만인 기존 방식보다 성능을 크게 높임
• 기존 수산화나트륨 대신 회수한 수산화리튬을 사용해 블랙 매스를 새 배터리에 재사용할 수 있는 고순도 리튬으로 전환함
• 높은 회수율뿐 아니라 기존 재활용 기술보다 탄소 배출량을 약 40% 감축할 수 있음
• 배터리 광물 대부분을 수입하는 일본은 국내 리튬 재활용을 통해 수입 의존도를 낮추고 공급망 안정성을 높일 수 있음
• 공식 재활용 체계로 유입되는 폐 리튬이온 배터리가 약 14% 에 불과해 수거 인프라 확충이 필요하며, 2027년 생산 역량 확대와 2035년 연간 수만 톤 규모의 소재 추출을 계획함

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회수율을 높인 재활용 공정

• 일본의 재활용 시설은 폐 배터리에서 약 90%의 리튬을 추출하는 데 성공함
  • 기존 공정은 리튬 회수율이 50% 미만인 경우가 많음
  • 회수한 리튬은 새 배터리에 다시 사용할 수 있는 고순도 소재로 처리됨
• 공정의 핵심은 기존 수산화나트륨을 회수한 수산화리튬 분말로 대체하는 데 있음
  • 이 화학적 변경을 통해 배터리 폐기물인 블랙 매스를 고순도 리튬으로 전환함
  • 기존 재활용 기술과 비교해 탄소 배출량을 약 40% 줄일 수 있음

공급망 효과와 확산 조건

• 리튬은 EV 배터리의 핵심 원료이며, 채굴에는 높은 비용과 에너지가 들고 지정학적 문제도 따름
• 배터리 광물 대부분을 수입하는 일본은 국내 재활용 확대로 수입 의존도를 낮추고 공급망을 안정화할 수 있음
• 실제 확대로 이어지려면 낮은 폐배터리 수거율부터 개선해야 함
  • 현재 일본에서 공식 재활용 체계로 들어오는 폐 리튬이온 배터리는 약 14% 에 그침
  • 이를 뒷받침할 수거 인프라의 대폭적인 확충이 필요함
• 생산 역량을 2027년까지 확대하고, 2035년에는 매년 수만 톤의 소재를 추출한다는 계획이 있음
• 대규모 적용에 성공하면 EV 배터리의 생산·재사용 방식과 배터리 폐기물 처리 방식이 함께 달라질 수 있음

[GN⁺]

Hacker News 의견들

• 기사에 대학·연구기관·과학자 이름이나 근거 링크가 전혀 없어, 실제로 탄탄한 내용을 전달한다는 신뢰를 주지 못함
  자세한 내용은 TechSpot 기사에 나와 있음

  • 미국의 Redwood Materials는 이미 연간 전기차 약 25만 대분에서 리튬 95% 를 회수한다고 밝힘
    전기차 배터리는 너무 크고 비싸 매립될 가능성이 작고, 오히려 일본이 소형 리튬 배터리를 쉽게 버리지 못하게 하는 정책이 현실적인 폐기물 감소에 더 도움 될 듯함
  • 게시된 사이트의 성격을 놓친 듯함
  • 제목의 최대(up to) 라는 표현이 과도하게 많은 것을 감추는 듯함
  • AI 생성 저품질 콘텐츠가 늘어난 뒤로는 기사를 빠르게 훑어보는 능력이 특히 큰 도움이 됨
  • TechSpot 기사도 여전히 부실함
    높은 리튬 재사용률을 달성하기 위한 별개의 두 단계인 배터리 재활용과 리튬 회수를 혼동하는 듯함

• 배터리에서 회수율이 높은 건 놀랍지 않음
  원래 리튬은 원소 상태로 채굴하지 않고 저순도 원료에서 추출하도록 공정이 설계돼 있는 반면, 리튬 배터리는 매우 고순도인 원료이기 때문임
  핵심은 재활용 공정망이 언제 경제성을 확보하느냐이며, 납축전지도 비슷한 과정을 거쳐 현재 사실상 100% 재활용됨

  • 불활성 암석 속 미량 리튬을 추출하는 것과, 정제된 여러 금속 사이에서 리튬염을 회수하는 것 사이에는 한 자릿수 차원을 넘는 난도 차이가 있을 수 있음
    납축전지는 장갑 낀 손으로 양극과 음극을 분리할 만큼 튼튼해서 피자에서 페퍼로니를 떼는 것과 비슷하지만, 리튬 셀은 볼로냐소시지에서 특정 단백질만 뽑아내는 데다 그 물질이 공기와 닿으면 불붙는 것에 가까움
  • 미국은 납 처리 규제를 강화하면서 납축전지 재활용을 해외로 이전해 왔음
    자동차·배터리 업계는 규제 집행과 검사가 느슨하고 노동자가 일자리를 절실히 필요로 하는 국가에 건강 피해를 떠넘겼음
    뉴욕타임스의 멕시코 기사와 아프리카 납 중독 기사를 참고할 만함
  • 원소 상태로 채굴하지 않는 물질 중에도 재활용할 가치가 없는 것이 많음
    리튬의 주된 이점은 표준화된 화학 조성으로 대량 사용된다는 데 있음
  • 일본처럼 국토가 작고 리튬과 희토류 자원이 제한된 나라는 재활용에 투자할 이유가 크며, 네덜란드·스위스·독일에도 비슷한 논리가 적용됨
    부족한 희토류와 금속을 재활용해 공급 독립성을 유지하려면 비용이 다소 높아도 감수할 수 있고, 스위스와 덴마크의 토륨 연구 협력도 같은 맥락으로 볼 수 있음
  • 용매 속 육불화인산리튬 전해질을 재활용할 때는 리튬보다 육불화인산염이 더 까다로움
    반응성과 흡습성이 높고 물과 접촉하면 독성과 부식성이 있는 불화수소를 방출하므로, 리튬 공급이 극도로 부족하지 않다면 경제성이 낮을 수 있음
    그래도 조만간 폐배터리가 대량 발생할 테니 재활용해야 하지만, 기사에는 필요한 세부 정보가 없음

• 이 회사의 기술이 기존 방식과 무엇이 다른지 기사가 구체적으로 밝히지 않으며, 미국·EU·중국에서 이미 여러 기업이 배터리를 재활용한다는 사실도 건너뜀
  경쟁사도 비슷하거나 더 높은 회수율을 달성하므로 90%는 특별하지 않고, 천연 광상보다 훨씬 농축된 배터리에서 리튬 10%를 놓치는 것은 큰 손실임
  현재 재활용 산업을 막는 주된 요인은 기술이 아니라 재활용할 폐배터리 부족임
  지난 10년간 생산된 배터리 대부분이 아직 사용 중이고 일부는 저장장치에서 다시 10년가량 쓰일 수 있어, 재활용이 수익성 있는 대규모 원료 공급원이 되려면 또 한 세대가 걸릴 듯함
  게다가 코발트·니켈·구리·흑연 등도 함께 회수해야 함

  • 그래서 일회용 리튬 배터리 기기 규제가 필요함
    환경에 버려지는 일회용 전자담배처럼, 납축전지와 비슷하게 새 제품 구매 시 기존 배터리를 반납하거나 보증금을 내게 하면 됨
    길에 버려진 전자담배를 주워 반납하고 보증금을 피하도록 유도할 수도 있음

• 획기적인 결과도 아니고 뉴스 가치가 무엇인지 뒷받침할 세부 정보도 부족한 기사가 Hacker News 최상단에 오른 이유를 모르겠음
  더 의미 있는 자료는 LFP 소재의 순환 체계를 확장 가능하고 비용 효율적으로 완성하면서, 높은 리튬 회수율과 환경적 책임을 함께 달성할 수 있음을 보인 이 논문임

  • 수산화나트륨 대신 쓴 수산화리튬의 색상이 왜 중요하다는 것인지도 알 수 없음
    둘 다 흰색임

• Mercedes는 2024년 배터리 전체의 96% 재활용률을 내세운 공장을 열었으므로, 일본 기술이 얼마나 큰 돌파구인지 의문임
  Mercedes-Benz의 Kuppenheim 재활용 공장 소개에서 확인할 수 있음

• 이 자료에 따르면 리튬 회수율의 업계 표준은 90% 이며, 회수와 추출은 서로 다른 개념임
  탄산화 공정을 쓰는 일부 설비는 이미 95% 이상을 달성함

  • 같은 내용을 XCancel 링크로도 볼 수 있음
  • 회수 공정에는 어떤 비재생 자원과 촉매가 표준적으로 쓰이며, 원래 물질로 되돌리는 과정에서 무엇이 소모되는지 궁금함
  • 현재 전기차 보급 단계에서는 재활용할 물량 자체가 적고, LFP와 나트륨 이온 배터리는 소재 가치만으로 재활용 수익을 내기 어려움
    그래도 전자 폐기물로서 처리해야 함
    관련 자료는 전기차 배터리 재활용 경제성, 전기차 배터리 수명, HN 토론 1, HN 토론 2에서 볼 수 있음

• 일본은 2010년부터 중국의 희토류 수출 제한을 가장 먼저 겪은 국가 중 하나임
  센카쿠 열도 중국 어선 충돌 사건과 중국의 공급망 지배에 대한 일본의 대응을 보면, 이 충격 이후 다양한 정책이 마련된 듯함
  Toyota가 중국 공급망 의존도가 낮은 연료전지 전기차(FCEV) 개발에 집중한 것도 그중 하나인데, 그 결과 생긴 공백에서 중국과 미국 기업이 배터리 전기차 시장 점유율을 늘렸을 수 있음
  다만 향후 상황에 따라 FCEV와 일본의 선택이 결국 옳았다고 판명될 가능성도 있음

  • 일본과 나머지 세계에서 플러그인 하이브리드·수소 연료전지·일반 전기차 시장이 이렇게 다르게 전개된 점은 놀라움
    California의 수소 충전소가 이상하게 느껴졌는데, 일본 정부와 기업의 연합이 구축한 인프라와 차량 생태계를 알고 나면 일본에만 존재하는 대체 역사처럼 보임
  • 수소가 어떻게 마지막에 승자가 될 수 있는지 납득하기 어려움
    현재 수소는 사실상 석유에 공정을 더한 것이고, 효율적인 전기분해에는 이리듐·백금 같은 극희소 소재나 연속 고온 전기분해용 특수 세라믹이 필요함
    이런 구조가 석유와 배터리를 대체할 수 있을지 의문임
  • 일본이 수소에 모든 것을 건다는 통념이 왜 이렇게 오래 살아남았는지 모르겠음
    Toyota가 지난 10~20년간 판매한 승용 FCEV는 많아야 약 2만 대로, Prius 한 분기 판매량의 4분의 1도 되지 않음
    처음부터 과장된 미래주의에 가까웠으며, 이를 퍼뜨리는 쪽은 현실을 잘 모르는 듯함
  • FCEV는 연료전지 전기차(Fuel Cell Electric Vehicle) 를 뜻함
  • 일본은 국내 에너지 자원이 없어 국제 에너지 시장에 완전히 의존하는 섬나라여서, 대형 원전 사고를 겪고도 원전 확대를 다시 선택할 수밖에 없는 배경이 있음
    화석연료가 풍부하거나 저렴한 리튬 배터리를 구할 수 있다면 FCEV는 합리적이지 않지만, 수소를 자원 병목이 덜한 에너지 저장 수단으로 보면 어느 정도 타당해짐

• 전기차 배터리를 전력망 저장장치로 재사용하려는 회사들은 폐배터리를 충분히 확보하지 못함
  용량이 80% 아래로 떨어져도 저장장치에서는 여러 해 쓸 수 있는데, 실제 배터리 수명이 알려졌던 것보다 훨씬 길기 때문임

  • 하지만 배터리가 얼마나 오래 가는지는 업계가 궁극적으로 처리해야 할 전체 재활용 물량을 줄이지는 않음

• 이 기사를 원본 NHK World 기사로 교체할 수 있는지 궁금함

  • NHK World에서는 4월 영상 외에 찾을 수 없고, 현재 링크된 기사도 4월에 작성됐으며 매우 선정적임
    오래된 소식일 가능성이 큼

• 리튬은 전기차 배터리가 가진 가치의 일부일 뿐이며, 니켈·코발트·흑연이 훨씬 비싸고 구리·알루미늄도 가치가 큼
  주요 소재 대부분을 효과적으로 회수하지 못하면 충분한 재활용이라 보기 어려움
  게다가 이 성과는 특별하지도 않으며, Redwood Materials는 리튬 이온 배터리의 니켈·코발트·구리·알루미늄·리튬·흑연을 평균 95% 이상 회수할 수 있다고 밝힘
  자세한 내용은 Redwood Materials의 재활용 안내에 있음

  • 일본은 주변에서 확보할 수 있는 자원을 활용해야 하므로, 가능한 모든 선택지를 검토하도록 재활용 연구를 계속할 이유가 있음
  • 배터리 공급망은 니켈과 코발트가 일으키는 여러 문제 때문에 오래전부터 NMC 화학 조성에서 벗어나는 중임
  • 니켈·코발트·구리·알루미늄은 이미 거의 완전히 재활용되고 있으며, 흑연은 확실하지 않음
    가장 어려운 것은 리튬 재활용이고 아직 완전히 해결되지 않았으므로, 가까운 미래에 대량 폐기될 리튬 전해질에 집중하는 것이 타당함