[기고] 전기차 산업 마중물, 기술력으로 극복한 '염폐수 자원화'

양희경 카리 CEO 기고문

[디지털포스트(PC사랑)=양희경 카리 CEO ] 전기차 시장이 전환점을 맞고 있다. 초기 사용자들의 열광적 지지를 받던 전기차는 이제 대중 시장으로의 진입을 위해 새로운 도전에 직면했다. 제프리 무어의 저서 캐즘 마케팅에서 언급된 캐즘(Chasm)은 혁신적 제품이 초기 시장에서 대중 시장으로 확산되는 과정에서 정체기를 겪는 현상을 설명한다. 전기차 시장은 충전 인프라 부족, 높은 초기 비용, 짧은 주행거리 등으로 인해 소비자들이 하이브리드나 플러그인 하이브리드 같은 대안을 고려하면서 캐즘에 머물러 있었다. 하지만 이제는 소비자들이 지구의 기후위기를 줄이기 위해 완전 전기 자동차를 선택할 수 있는 기회가 점점 늘어나고 있다.

유럽연합은 2035년부터 화석연료 차량 판매를 금지하는 강력한 정책을 도입했다. 이는 소비자들에게 전기차를 강제적으로 선택하게 하려는 의도로, 환경 문제 해결을 위한 필연적 조치로 간주된다. 힘 좋고 연료 효율이 높은 디젤 차량을 선택하면 환경을 위해 강제로 요소수를 넣어야 하는 것과 같다. 이러한 정책적 압박과 전기차의 기술적 발전은 우리로 하여금 점차 전기차를 선택하도록 할 것이다.

전기차의 핵심 요소인 이차전지는 양극재 소재로 인해 원가와 성능이 크게 좌우된다. 양극재 제조에 필수적인 전구체는 엄청나게 많은 다량의 물과 화학물질을 사용하는데, 이 과정에서 대량의 폐수가 발생한다. 전구체 1톤을 생산하고 나면 약 50톤의 폐수가 발생하며, 이 폐수에는 심각한 생태독성 유발물질인 니켈, 망간, 코발트 등의 중금속과 다량의 염이 포함되어 있어 염폐수라고 부른다. 니켈은 특히 수중 생태계를 심각하게 파괴할 수 있는 독성을 지닌 중금속인데 지금까지 이 고농도 염폐수를 규제할 법 조항이 제대로 없어서 대부분 그대로 해양으로 방류되어 왔으며 해안 환경오염의 사례가 다수 보고 되었다.

지속적 우상향 성장하는 이차전지 산업의 이면에 이러한 심각한 염폐수로 인한 환경오염 문제를 해결하기 위해 전구체 제조 기업들이 도입하고 있는 염폐수 처리 기술 중 MVR(Multi-Effect Vapor Recompression) 기술을 많이 도입하고 있다. 하지만 MVR 기술은 임시방편으로 근본적인 해결책이 되지 못한다. 이 MVR기술은 폐수를 증발시켜 물과 부산물을 분리하는 방식으로, 증발 수증기를 모아 공업용수로 재활용하기도 하지만 증발 후 남는 슬러지 부산물에 다량의 니켈 등 중금속이 포함되어 있어 산업폐기물로 매립하려면 추가 처리 비용이 발생한다. 염폐수 량의 약 10% 이상의 슬러지 부산물이 발생하며, 이는 탄소저감 친환경성을 표방하는 전기차 산업의 지속 가능성을 저해하는 주요 문제로 지적된다.

양극재의 전구체 생상공장들은 보통 하루에 평균 1만톤 전후의 염폐수가 발생한다. 따라서 하루에 발생하는 부산물 폐기물은 약 1천톤 가량인데, 이것이 매일매일 발생한다는 것이다. 이 산업폐기물이 될 부산물을 반드시 해결해야만 하는 상황에 직면해 있는 것이다.

이러한 문제를 극복하기 위해 한국의 카리(Korea Aqua Resource Innovation)는 자체개발한 기술로 혁신적인 염폐수 처리 및 부산물 자원화하는 특허기술을 상용화하고 있다. 카리의 기술은 이차전지 염폐수를 단순히 정화하는 데 그치지 않고, 염폐수 속에 포함된 물질과 부산물을 고부가가치 제품으로 업사이클링하는 데 중점을 둔다.

첫번째로, 카리의 기술은 염폐수 내 중금속과 염을 제거해 생태독성(TU)을 1 이하로 낮춘다. 이를 통해 염폐수를 안전하게 방류하거나 전구체 제조 공정에서 용수로 재사용할 수 있게 한다. 이는 무방류시스템으로서 기존 해양 방류 처리 대비 환경 오염을 현저히 줄일 수 있는 방식이다.

둘째, 염폐수에 포함된 염류(황산염,나트륨염)를 고순도 물망초(수화 황산나트륨)로 결정화하여 제거하는 기술을 통해 고부가가치 자원을 생산한다. 물망초는 화학 실험, 종이 제조, 비누 생산 등 다양한 산업 분야에서 사용되며, 카리는 이 물망초를 가공해 다양한 제품화 하는 기술도 개발했다. 단순히 염폐수를 정화처리하는 데 그치지 않고, 경제성 있는 자원으로 재탄생 시키는 것이다.

셋째, 카리는 폐수 자원화를 극대화하기 위해 다양한 응용 기술을 개발했다. 물망초 또는 물망초 용액과 기능성 성분을 배합하여 만든 유가금속 추출제는 양극재 제조 공정에 사용되고 수명을 다한 폐기물인 폐도가니에서 니켈과 리튬을 회수하는 데 사용될 수 있으며, 폐기된 폐배터리에서 리튬 등 유가금속을 회수하기 위한 공정으로 블랙매스를 수득할 때 사용되는 황산용액을 대체할 수 있다. 유독한 위험물질인 황산을 대체하는 친환경 약산성 제재로서 큰 시장성을 지닌다. 탈염제는 간척지의 염분을 제거하거나 음식물 쓰레기 처리장에 적용되어 장비 부식을 줄이는 데 기여한다. 또 암모니아 탈취제는 축사의 악취를 제거하고, 새우양식장 등에서 발생하는 암모니아를 제거하며, 염색 폐수 처리제는 색도와 중금속을 효과적으로 제거한다. 또한, 암모니아성 질소 제거제는 수질 정화에 활용되어 암모니아성 질소 제거율이 98% 이상에 달한다.

치명적 생태독성을 유발하던 이차전지 염폐수의 환경오염 문제를 완벽하게 해결해낸 카리의 세계 최초의 특허기술은 이차전지 산업에서 발생하는 모든 폐수와 폐기물을 다 고부가가치 자원으로 만들어 이차전지 산업 벨류체인 전체 자원을 순환시키는 에코사이클을 완성해 내고 있다.

전 세계 최초의 이차전지 공급망 전체 폐수, 폐기물 자원 재이용, 재활용 기술이다.

이러한 특허기술은 경기도 화성에 설치된 카리의 본사 공장에서 하루 30톤 처리 규모의 데모 플랜트를 통해 실증되고 있다. 이 플랜트는 전구체 제조 공정에서 발생하는 폐수를 생태독성(TU) 1 이하로 정화하고, 자원화 가능한 물질로 전환하는 과정을 시연한다. 이를 통해 카리는 대규모 제조 공정에서도 기술이 효과적으로 작동할 수 있음을 입증하며, 국내외 전구체 제조 공장에 기술을 적용하는 것을 목표로 하고 있다.

카리의 혁신적인 기술은 환경 문제를 해결하는 데 그치지 않고, 지속가능한 경제적 가치를 창출하며 전기차 산업의 지속 가능성을 높인다. 폐수를 자원으로 전환하여 새로운 부가가치를 창출함으로써 친환경 순환 경제(eco-cycle)를 구현하는 데 기여한다. 또한, 카리의 기술은 전기차 산업 외에도 다양한 산업 분야에서 응용 가능성을 보여준다. 간척지 농업, 음식물 쓰레기 처리, 축산업, 염색 산업, 수질 정화 등에서 카리의 기술은 환경적, 경제적 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 한다.

전기차 시장이 캐즘을 넘어 대중화로 나아가기 위해서는 생산 과정에서 발생하는 환경 문제를 해결하는 것이 필수적이다. 친환경 전기차 차량이 진정한 대안이 되기 위해서는 배터리의 제조부터 폐기까지 모든 공급망 전과정에서 환경적 책임을 다해야 한다. 카리의 기술은 이러한 요구를 충족시키며, 환경과 산업이 공존할 수 있는 지속 가능한 미래로의 전환을 돕고 있다. 이는 단순한 기술 혁신을 넘어 환경 보호와 경제 성장을 동시에 실현하는 강력한 해결책이다.

지속 가능한 미래를 위해 단순히 친환경 기술을 도입하는 것을 넘어, 자원을 순환시키고 재활용하는 체계를 확립해야 한다. 카리의 기술은 전기차 산업뿐 아니라 다양한 분야에 응용 가능성을 보여주며, 친환경 순환 경제를 실현하는 데 핵심적인 역할을 할 것이다. 이는 미래 세대를 위한 지속 가능한 선택이며, 우리가 나아가야 할 방향을 제시한다.

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