전기차 시대를 주도할 핵심 자원, 리튬 추출 기술에 대하여

리튬의 중요성은 날로 높아지고 있습니다. 과거에는 리튬이 단지 휴대폰 배터리에 들어가는 재료로만 인식되었다면, 이제는 국가 전략자산이 될만큼 위상이 높아졌습니다. 이유는 리튬이 스마트폰, 노트북 등 휴대용 기기 배터리에 사용된느 것이 아니라 전기차, ESS 등 교통 및 전력 인프라부분까지 사용범위가 확대되었기 때문입니다.

 

그 중요성이 날로 증가함에 따라, 리튬의 효율적인 추출 방법은 기업, 국가적으로 미래발전을 위한 필수 자산이 되었습니다. 하지만 리튬이라는 녀석은 생각보다 만만한 녀석이 아닙니다. 불안정한 원소이기 때문에 순수한 상태로 자연에서 존재하지 않기 때문인데요. 리튬광산을 확보하는 것도 중요하지만, 광산에서 리튬을 어떻게 추출하느냐도 중요한 변수가 되었습니다. 오늘은 염호에서 리튬을 추출하는 세 가지 주요 기술 - 증발지 방식, 화학적 추출, 직접 추출 방식 - 을 탐구해보고자 합니다. 

증발지 방식(Evaporation Ponds)

 

증발지 방식은 리튬 추출 방법 중 하나로, 특히 리튬이 풍부한 염호(소금 호수)에서 사용되는 전통적이고 간단한 방식입니다. 이 방법은 염분이 포함된 물을 대규모 증발지에 담고 자연 증발을 통해 농도를 높이는 원리를 기반으로 하. 증발 과정을 통해 물이 점점 증발하고, 소금과 다른 미네랄이 결정화되며, 리튬을 포함한 용액의 농도가 점점 짙어집니다.

 

증발지 방식의 특징 및 장단점

• 장점:
  • 초기 투자비용이 상대적으로 낮음
  • 공정이 비교적 간단하고 이해하기 쉬움
• 단점:
  • 추출 과정이 수개월에서 수년까지 길게 걸림
  • 대량의 물이 필요하며, 증발 과정에서 물 손실이 큼
  • 환경적 영향이 크며, 특히 물 부족이 심각한 지역에서는 사용이 제한적일 수 있음

 

 

화학적 추출(Chemical Extraction)

 

화학적 추출 방식은 리튬을 추출하는 데 사용되는 고급 기술 중 하나로, 염호 또는 광석에서 리튬을 분리하기 위해 특정 화학 반응을 이용합니다. 이 방식은 염분이 풍부한 용액에서 리튬을 직접 추출하는 데 사용되며, 특히 증발지 방식보다 더 빠르고 효율적인 추출을 가능하게 합니다.

 

 

화학적 추출 방식

1. 용매 사용: 특정 화학 용매나 반응제를 사용해 리튬이 포함된 용액을 처리합니다.
2. 리튬 분리: 화학 반응을 통해 리튬 이온이 용액에서 분리됩니다. 이 과정에서 리튬 이온은 다른 미네랄이나 염류와 구분되어 추출됩니다.
3. 정제 및 회수: 분리된 리튬은 추가적인 화학 처리 과정을 거쳐 순도를 높이고, 최종적으로 리튬 화합물 형태로 회수됩니다.

 

화학적 추출 방식의 특징 및 장단점

• 장점:
  • 빠른 추출 속도: 화학적 추출은 증발 과정을 거치지 않기 때문에, 증발지 방식보다 훨씬 빠른 시간 안에 리튬을 추출할 수 있습니다.
  • 높은 순도: 화학적 처리를 통해 더 높은 순도의 리튬을 얻을 수 있으며, 이는 배터리 제조 등에서 요구되는 고품질의 리튬 생산에 유리합니다.
• 단점:
  • 환경 오염: 화학 용매와 반응제의 사용은 환경에 해를 끼칠 수 있으며, 이에 대한 처리와 관리가 필요합니다.
  • 높은 처리 비용: 화학적 추출 과정은 기술적으로 복잡하며, 높은 처리 비용을 요구할 수 있습니다. 이는 리튬 생산의 총 비용 증가로 이어질 수 있습니다.

 

 

직접 추출(Direct Extraction)

직접 추출(Direct Extraction) 방식은 리튬을 추출하는 현대적이고 혁신적인 기술 중 하나입니다. 중국 외 글로벌 리튬 최강 기업인 앨버말도 직접추출 방식을 채택해서 리튬을 생산하고 있습니다. 이 방법은 염호와 같은 리튬이 풍부한 용액에서 리튬 이온을 직접적으로 분리하고 추출하기 위해 설계되었습니다. 직접 추출 방식은 기존의 증발지 방식이나 화학적 추출 방식에 비해 여러 면에서 현저한 이점을 제공한다고 하네요. 

 

 

직접 추출 방식의 원리

직접 추출 기술은 특정 흡착제나 교환 매체를 사용하여 용액에서 리튬 이온을 선택적으로 흡착하고 분리합니다. 이 과정은 리튬을 다른 불순물로부터 효과적으로 분리하며, 이후에 흡착된 리튬을 회수하기 위해 흡착제를 처리합니다.

과정

1. 흡착: 리튬이 풍부한 용액이 흡착제와 접촉하면, 리튬 이온이 선택적으로 흡착됩니다.
2. 세척 및 분리: 흡착된 리튬 이온을 다른 불순물로부터 분리하기 위해 세척 과정을 거칩니다.
3. 리튬 회수: 특정 화학적 또는 물리적 과정을 통해 흡착제로부터 리튬을 회수합니다.
4. 흡착제 재생: 흡착제를 재생하여 반복적으로 사용할 수 있습니다.

직접추출 방식의 특징 및 장단점

• 장점:
  • 빠른 추출 과정: 직접 추출 방식은 추출 시간을 크게 단축시키며, 증발지 방식에 비해 훨씬 빠르게 리튬을 추출할 수 있습니다.
  • 환경적 영향 최소화: 대규모 증발지를 사용하지 않기 때문에 물 사용량이 적고, 환경에 미치는 영향이 상대적으로 낮습니다.
  • 높은 리튬 회수율: 이 방식은 높은 순도의 리튬을 효과적으로 추출할 수 있으며, 리튬 회수율도 높습니다.
• 단점:
  • 기술적 복잡성: 직접 추출 방식은 기술적으로 복잡하며, 특정 지식과 기술이 요구됩니다.
  • 높은 초기 투자비용: 새로운 설비와 재료를 필요로 하며, 초기 투자비용이 높을 수 있습니다.

 

결론

 

2024년 3월 4일 현재 리튬이 기나긴 가격 조정기를 거치고 바닥을 다진후, 반등을 시도하고 있습니다.

 

 

전기차 시장은 2024년에 캐즘구간이라고 하여 리튬의 수요가 줄 것이라는 언론들의 시각과 달리, 이미 시장은 발빠르게 내년 및 내후년을 바라보고 움직이고 있는 것 같습니다. 캐즘은 일시적이고, 결국 전기차가 내연기관차를 역전해야하는 것은 정해진 미래이기 때문이 아닐까 합니다.