켄텍 공동연구팀, 친환경 플라즈마 기반 폐배터리 재활용 기술 개발

켄텍 공동연구팀, 친환경 플라즈마 기반 폐배터리 재활용 기술 개발

“폐배터리에서 고부가물질과 알루미늄 포일 동시 회수 성공”

2026년 08월 27일(목) 17:50

서동한(왼쪽부터) 켄텍 교수, 최신호 KIER 센터장, 이소영 켄텍 학생, 권오준 KIER 연구원, 진우영 KIER 선임연구원<켄텍 제공>

한국에너지공과대학교(켄텍)은 “한국에너지기술연구원(KIER)과 함께 구성한 공동연구팀이 폐배터리에서 고부가가치 소재인 양극 활물질(니켈·코발트·망간 등)과 알루미늄 포일을 동시에 회수할 수 있는 친환경 플라즈마 기반 직접 재활용 기술을 개발했다”고 27일 밝혔다.

최근 전기차 시장이 지속 확대되면서 리튬이온 배터리 수요가 폭증하고 있으며 폐배터리를 재활용하는 기술은 관련 산업계의 핵심 과제로 꼽힌다. 하지만 기존의 고온 건식 제련이나 습식 제련 방식은 많은 에너지가 투입되고, 산성 폐수가 발생하는 한계점을 지니고 있다.

연구팀은 이 같은 한계를 극복하기 위해 반도체 세정 공정에서 주로 사용되는 저온 플라즈마에 주목했다. 전극 표면에 플라즈마를 처리하면 생성된 이온과 라디칼이 전극 내부의 불소계 바인더의 화학적 결합만을 선택적으로 끊어버릴 수 있다는 점을 고려했다. 이를 통해 전극을 녹이거나 부수지 않아도 구성 소재를 자연스럽게 분리할 수 있는 기술을 완성했다.

해당 기술 적용 시 성능도 크게 개선됐다. 양극재를 활용해 제조한 파우치셀 배터리를 회수한 뒤 시험한 결과, 상온에서 300회의 충·방전을 일으킨 뒤에도 새로운 양극재를 사용한 배터리(96.2%)와 비슷한 95.7%의 높은 용량 유지율을 기록했다. 특히 이번 기술은 2차 환경 오염을 일으키는 강산이나 유독성 유기 용매를 전혀 사용하지 않았고, 사용된 용액을 계속 재사용할 수 있어 대량 생산 및 상용화에 최적화됐다. 또 기존 고온 가열 단계를 저온 플라즈마 공정으로 대체해 에너지 소모 문제도 해결했다. 한편 이번 연구에는 서동한 켄텍 교수와 최신호 KIER 센터장이 공동 교신저자로 참여했으며, 이소영 켄텍 학생, 진우영 KIER 선임연구원, 권오준 KIER 연구원이 공동 제1저자로 연구를 주도했다. 해당 연구는 화학공학 분야의 권위 있는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널에 지난 3일 게재됐다.

/장윤영 기자