정해성 교수(왼쪽)-김성령 학생(제1저자). 사진=창원대 제공

[창원(경남)=데일리한국 강상만 기자]국립창원대학교 스마트그린공학부 화학공학전공 정해성 교수 연구팀은 미생물의 혐기성 호흡을 통한 폐리튬이온전지 양극재의 환원적 용해에 대한 연구결과를 환경과학 분야 최고 권위지에 게재했다고 7일 밝혔다.

이 연구는 빠르게 성장하고 있는 전기차 폐리튬이온전지 재활용 산업과 관련해 미생물의 호흡과정을 이용해 친환경적으로 폐양극재를 분해할 수 있는 방법을 규명했다.

기존의 리튬이온전지 폐양극재 금속 추출 연구는 과도한 에너지 소비와 심각한 환경오염을 초래하는 한계를 보였으나, 이 연구에서는 환경조건에서 미생물이 삼원계 NCM622 폐양극재를 이용해 호흡하고 양극재의 리튬, 니켈, 코발트, 망간을 친환경적으로 이온 상태로 추출시킬 수 있음을 처음으로 규명했다.

또한 매립 등 폐리튬이온전지의 부적절한 처리에 의해 자연환경으로 유출되는 폐양극재가 자연환경 어디에서나 살아가고 있는 미생물과 반응해 중금속 오염이 일어날 수 있는 정성적⸱정량적 환경적 영향에 대해 최초로 밝혔다.

정해성 교수 연구팀 연구결과 요약도. 사진=창원대 제공

연구팀은 실질적인 연구결과를 도출하기 위해 미생물을 배양한 후 삼원계 NCM622양극재와 접촉시켰으며, 반응 진행에 따른 다양한 분석 기술을 적용해 양극재가 미생물과의 접촉 후 시간이 지남에 따라 점진적으로 용해되는 현상을 확인했다.

더 나아가 연구팀은 혐기성 환경에서 미생물의 호흡 과정 중 전자가 금속으로 전달됨에 따라 금속이 환원되는 현상이 일어나면서 금속의 용해가 촉진된다는 원천기술 메커니즘을 제시했다.

정 교수는 “이 연구 결과는 세계 최초로 미생물의 호흡에 의해 폐리튬이온전지의 양극재가 환원되고 용해될 수 있다는 것을 규명했다”며 “규명한 원천 반응 메커니즘을 토대로 지속 가능한 에너지자원회수방법 및 환경오염 예측모델 개발 등 다양한 파생 기술 개발들이 기대된다”고 설명했다.

연구는 국립창원대 정해성 교수 연구실, 이경 교수 연구실, 손영욱 교수 연구실, 미국 예일대학교, 한국지질자원연구원, 한국생산기술연구원과의 공동연구를 통해서 이뤄졌고, 과학기술정보통신부 기초연구사업 기본연구, 수소특성화대학원사업, 지역혁신플랫폼사업의 지원을 받아 수행됐다.