이차전지 고염폐수, 리튬 제거가 핵심...민물고기에 해양생물보다 3배 더 독성

[경북=위키트리]이창형 기자=이차전지 산업에서 배출되는 고염폐수의 환경 위협성을 평가하고 이를 효과적으로 처리할 수 있는 방안이 제시됐다.

경상북도보건환경연구원과 포항산업과학연구원(RIST) 공동연구진은 고염폐수에 포함된 리튬과 황산염의 생태독성을 분석하고 처리 및 자원 회수 전략을 마련했다.

연구 결과는 국제학술지 'Journal of Environmental Chemical Engineering'에 게재됐다.

이 학술지는 JCR(Journal Citation Reports) 기준으로 환경공학과 화학공학 분야 모두에서 상위 25%(Q1)에 해당하는 권위 있는 학술 매체다.

고염폐수는 이차전지 소재를 제조하는 과정이나 폐배터리 재활용 단계에서 발생하는 폐수로 황산나트륨과 리튬염 등 물에 녹아 있는 염류 농도가 높다는 특징을 갖는다.

특히 리튬과 황산염이 고농도로 함유될 수 있어 수질 오염의 우려가 지속돼 왔다.

공동연구진은 기존 문헌과 독성 자료를 광범위하게 검토했으며 두 물질의 생태독성뿐 아니라 주요 국가의 고염폐수 방류 관리 제도, 막분리·전기화학적 처리·증발 결정화 기술, 유용 자원 회수와 물 재이용 방법 등을 종합적으로 분석했다.

생태독성은 폐수 등이 수생생물에 미치는 독성 영향을 생물시험으로 평가하는 지표인데 연구 결과에 따르면 담수생물이 해양생물과 비교할 때 리튬과 황산염에 상대적으로 더 높은 민감도를 보였다.

이에 따라 방류 수역과 생물종의 특성을 고려한 생태독성 평가가 필수적이라는 점이 확인됐다.

또한 폐수 중 농도 측면에서 황산염이 리튬보다 높게 나타났으나 설정된 목표 농도까지 저감하기 위해 필요한 제거율은 리튬이 더 높은 것으로 파악됐다.

이러한 분석을 바탕으로 공동연구진은 고염폐수 처리시설 설계 시 리튬 제거 성능을 최우선으로 고려할 필요가 있다고 제안했다.

구체적인 처리 방안으로는 막분리, 양극성막 전기투석, 증발·결정화 기술을 단계적으로 조합하는 통합 처리 방식을 제시했으며 처리된 수질의 재이용 가능성과 리튬을 포함한 유용 자원의 회수 방법도 함께 검토했다.

경상북도보건환경연구원 관계자는 "이번 연구는 이차전지 산업 고염폐수의 생태독성과 처리·자원회수 기술을 함께 검토한 공동연구 성과" 라며 "지역 산업의 지속가능한 발전과 수질 환경 보전을 지원할 수 있도록 연구 협력을 이어가겠다"고 말했다.

이번 연구는 이차전지 배터리 등 산업이 밀집해 있는 포항시를 중심으로 고염폐수 관리 과정에서 환경오염 저감과 자원순환이라는 두 가지 과제를 동시에 달성할 수 있는 실질적 전략을 제공함으로써 향후 관련 산업의 환경친화적 운영에 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.