 ▲ 드라이 전극(DE)과 캘린더링 전극(CE) 간 기공 구조 차이에 따른 환원 가스 포집 및 반응성 차이 모식도 및 단면 이미지/부경대 © 배종태 기자 |
[브레이크뉴스=배종태 기자] 국립부경대학교 고민성·채수종 교수와 중앙대학교 장해성 교수 공동연구팀이 외부 환원제 없이 폐배터리 내부 성분만을 활용해 유가금속을 회수하는 ‘간소화된 직접 탄소열환원(SDCR)’ 기술을 개발했다.
이번 연구 성과는 에너지 및 환경소재 분야의 세계적 학술지인 ‘에너지 및 환경 재료(Energy & Environmental Materials)’ 2026년 3월호에 게재되며 기술의 혁신성을 인정받았다.
공동연구팀이 개발한 SDCR 기술은 폐전극 내부에 포함된 도전재와 바인더의 탄소 성분을 환원제로 직접 활용하여 금속을 회수하는 방식이다. 기존의 습식 및 건식 재활용 공정은 복잡한 전처리 과정과 외부 화학물질 사용이 필수적이었으며, 이 과정에서 발생하는 유해가스와 폐산, 대규모 설비 비용 등이 산업적 걸림돌로 지적받아 왔다. 반면 SDCR 기술은 폐전극의 물리적 구조를 유지한 상태에서 환원 공정을 동시에 수행할 수 있어 공정의 효율성을 극대화했다.
연구팀의 실험 결과, 이 기술을 적용했을 때 코발트는 99.5%, 리튬은 98.6%라는 매우 높은 회수율을 기록했다. 특히 기존 습식 공정과 비교했을 때 에너지 소비량은 약 73% 감소했으며, 온실가스 배출량 또한 약 41% 절감되는 효과를 확인했다. 이는 환경적 지속 가능성과 경제적 경쟁력을 동시에 확보한 수치로 평가받는다.
이번 연구는 한국연구재단의 기초연구실지원사업과 산업통상자원부의 소재부품기술개발사업 지원으로 수행되었다. 고민성 교수는 이번 기술이 별도의 환원제나 유해 물질 없이 배터리 내부 요소만으로 재활용을 실현했다는 점을 강조하며, 향후 다양한 리튬이차전지 재활용 공정에 폭넓게 적용되어 지속 가능한 자원순환 체계 구축의 전환점이 될 것으로 전망했다.
[Here’s the English version of the article] Pukyong National University and Chung-Ang University Develop Eco-Friendly Innovation for 99% Metal Recovery from Spent Secondary Batteries**
A joint research team led by Professors Min-seong Ko and Su-jong Chae from Pukyong National University and Professor Hae-seong Jang from Chung-Ang University has developed a revolutionary recycling technology called "Simplified Direct Carbothermic Reduction (SDCR)," which recovers valuable metals without the need for external reducing agents. This research achievement was published in the March 2026 issue of the prestigious international academic journal *Energy & Environmental Materials*.
The SDCR technology developed by the team utilizes the carbon components already present within the spent electrodes—such as conductive agents and binders—as internal reducing agents to directly reduce and recover metals. Unlike traditional hydrometallurgical and pyrometallurgical processes that require complex pre-treatment, external chemicals, and high-temperature calcination, this new method performs reduction and metal recovery simultaneously while maintaining the physical structure of the electrode. This approach significantly reduces the environmental burden and high costs associated with toxic gas emissions and acid waste.
Experimental results applying the SDCR process to spent lithium-ion batteries recorded high recovery rates of 99.5% for cobalt and 98.6% for lithium. Notably, compared to existing hydrometallurgical processes, energy consumption was reduced by approximately 73% and greenhouse gas emissions were cut by about 41%. These figures demonstrate that the technology has secured both environmental sustainability and economic competitiveness in the battery recycling market.
This study was supported by the Basic Research Laboratory (BRL) program of the National Research Foundation of Korea and the Materials & Components Technology Development Program of the Ministry of Trade, Industry and Energy. Professor Min-seong Ko stated that the core of this technology lies in achieving recycling using only the internal components of the battery, and expressed expectations that it will serve as a major turning point in establishing a sustainable resource circulation system for various types of lithium-ion batteries.
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