| 과제목적분류 | 환경보전 | 소속 | 자원활용연구본부 - 자원소재연구센터 |
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| 과제명 | 국문 | 산업발생 탄소 직접 재순환(Eco-CDI) 방식 저탄소 공정기반 고품위(≥99.5%) 리튬소재 국산화 기술개발 | ||
| 영문 | Development of Domestic Technology for High-Purity (99.5%) Lithium Materials Based on Low-Carbon Processes Using Direct Recycling of Industrial Carbon Emissions (Eco-CDI) | |||
| 연구기간 | 2026.04.01 ~ 2029.12.31 | |||
| 연구비 | 1,137,682,000원 | |||
| 연구책임자 | 류태공 | |||
| 연구내용 | 연구목표 | [최종목표] - 저품위 원료(리튬, 탄소)의 탄소원료화 순환재사용을 통한 저탄소 고품위 리튬소재 국산화 공정기술 개발 [1차년도 목표] - 산업현장 발생 저함량 리튬원료로부터 불순물 정제 및 불용성 리튬화합물 전환을 통한 고농도 리튬원료 순환기술 개발 - 블랙매스 및 활성탄 제조 및 재활용 산업발생 탄소원의 분리/원료화 모듈 공정기술 개발 - 기존기술(중국 원광석/염호 기반 리튬소재 제조기술, 증발농축방법 리튬원료 재활용 기술)의 CO2배출 전주기 평가 및 개발기술 CO2배출 예측평가 [2차년도 목표] - 불용성 리튬화합물로부터 고농도/고순도 리튬용액 제조기술 확보 및 재활용 탄소원의 탄산화 공정기술 고도화 - 1kg/day급 CO2 포집 및 원료화 모듈 설계 및 수침출을 통한 탄소원료화 기술 최적화 -개발기술 CO2배출 예상 시나리오 최적화 및 탄소배출 저감율 예측평가 [3차년도 목표] - 탄소직접 주입을 통한 저탄소 탄산리튬 시제품 제조 및 시장평가(이차전지 산업 및 기타 첨단산업) - CO2 배출사업장(블랙매스 및 활성탄 제조 등)으로부터 10kg/day 탄소 원료화 모듈 개발 및 설계인자 최적화 - 기존기술 대비 개발기술 CO2배출 전주기 평가(bench scale) [4차년도 목표] - 글로벌 수요기업 최종 수요 맞춤형 저탄소형 리튬화합물 소재 입도, 구조적 형상 등 품질 제어기술 확보 및 시장 평가 - 포집/재사용 CO2 순도 확보(95%)확보를 위한 모듈 운전인자 최적화 및 설계 - 단위공정별 운전인자 최적화 및 일관공정 운영평가 - 기존기술 대비 개발기술 CO2배출 전주기 평가(bench scale) | ||
| 연구내용 | [1차년도 개발내용] - 저급 리튬원료별 주요성상 및 정제공정 설계 및 기술개발 - 리튬 농축액 농도에 따른 가스상 탄소원의 리튬탄산화 습식 공정기술 개발 - 산/알칼리 침출공정 대체용 불용성 리튬화합물-리튬농축액 습식 전환기술 개발 - 블랙매스 소재화 산업에서 발생하는 기체 조성에 대한 분리막 성능 평가 - CO2 건식 탄산화 기초 반응 실험 및 배출원(연소 전후 배가스)별 탄산화 반응 비교 - 이온교환 기반 흡착소재의 다가 이온 선택적 제거 성능 평가 [2차년도 개발내용] - 불용성 리튬화합물 순도에 따른 고농도 리튬용액 전환 효율성 분석 - 탄산리튬 및 불화리튬 순도향상 - CDI(CO2 Direct Injection) 기반 리튬농축액으로부터 탄산리튬 제조조건 확립 - CO2 1kg/day 소규모 공정 시스템 설계·구축 및 운전 최적화 - CO2 버블 크기/유량/압력 변화에 따른 Li 회수율 증진 기술 개발 - 다가 금속이온 선택적 제거 및 리튬 회수를 위한 소재 확보 및 수지 설계 - 개발기술에 대한 LCA 수행 [3차년도 개발내용] - 벤치규모 불용성 리튬화합물-탄산리튬 제조시스템 구축 및 고순도화 기술 향상화 - 단위공정별 부산물 재순환/재원료화 기술 확립 - 배출현장 기반 10kg/day 규모의 벤치급 포집 공정 설계 - 벤치규모 CO2 버블링 용해 농축 모듈 통합 운전 - 리튬 모사용액 이용 컬럼 성능 평가 및 최적 운전조건 확립 - 개발기술에 대한 LCA 수행 [4차년도 개발내용] - 개발시제품(리튬소재)의 공정 회수율 향상을 위한 파일럿 연속공정 최적화 및 시스템 설계 및 구축 (1톤/년 생산급) - 원료 전환 및 공정 스케일업에 따른 효율 부하 조건 분석 및 성능 최적화 제어기술 확보 - 10kg/day 급 95% 이산화탄소 포집용 공정 패키지 조건 확립 및 설계 최적화 조건 수립 - 산업 배출 이산화탄소 재활용 리튬회수 상용공정 패키지(PFD/P&ID) 개발 및 활성탄소, 블랙매스 재활용 통합모델 제시 | |||
| 기대성과 | - 양극재 제조산업 배출 폐자원의 재활용 및 고부가가치화를 통하여 K-배터리 핵심소재 소재 및 양극재 종류에 따른 유동적 고품질 소재화 등의 다양한 산업분야의 기술발전 촉진 - 공정폐수 및 슬러지의 미량함유 유가자원 재활용/소재화와 같은 고효율 업싸이클링 공정기반을 토대로 고순도의 양극재용 원료소재개발 및 원료 순환형 무배출공정개발로의 확대를 통하여 최종 처분(폐수처리, 매립, 소각 등)될 수 있는 양극재 배출 폐기물을 고품질 리튬화합물, 양극재 원료소재로 이용함으로써 기술적 독립 및 원천기술 확보 - 기존의 산침출 공정의 단점인 화학용제 과다사용, 환경부담 상승 및 최종 수처리에 의존한 한계점을 친환경/고효율 유가자원 업싸이클링의 개념을 넘어서 상호 원료화하는 고급형의 cross-upcycling 기술화함으로써 유해물질 무배출 공정을 실현하고 환경친화적 유가자원 회수기술을 창출하여 ESG 제조산업의 기반을 구축하고자 함 | |||
| 연구성과 | 논문(0건) | |||
| 특허(0건) | ||||
| 보고서(0건) | ||||
