플라즈마 기술을 활용해 중요 광물 자원 중 하나인 리튬 추출 효율을 높인 연구 결과가 발표됐다.
한국핵융합에너지연구원(원장 유석재)은 플라즈마기술연구소 연구진이 리튬 추출 과정에 이산화탄소 마이크로파 플라즈마 기술을 적용해, 기존 리튬 추출 방식 대비 3배 리튬을 추출하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.
그동안은 리튬이 포함된 염수에 탄산나트륨을 혼합해 리튬과 이산화탄소가 결합 된 탄산리튬으로 리튬을 추출하는 방식이었다. 이 방식은 탄산리튬에 섞인 나트륨 분순물을 제거하는데 추가 공정이 필요하다는 단점이 있다.
염수에 탄산나트륨 대신 이산화탄소 가스를 주입하는 방식이 대안으로 활용되지만, 이 역시 염소와 리튬이 결합된 리튬염이 존재하는 염수에서는 추출률이 낮다.
김지훈·양종근 핵융합연 박사는 리튬 추출 효율을 높이기 위해, 이산화탄소를 이온화시켜 플라즈마 상태로 처리하는 '이산화탄소 마이크로파 플라즈마 기술'을 활용했다.
비교 실험 결과 플라즈마 기술을 활용한 경우 약 3배 가량 높은 추출 효율을 보였다.
이산화탄소 가스를 직접 주입하는 실험의 리튬 추출률은 10.3%에 그친 반면, 이산화탄소 플라즈마로 처리한 실험에서는 리튬 추출률이 27.87%에 달했다.
리튬을 추출하는 과정에 플라즈마 기술을 적용해 기존 대비 개선된 추출 효율을 확인한 것은 이번이 최초다. 이번 연구 관련 논문은 수자원 분야의 권위있는 학술지 'DESALINATION' 저널에 게재됐다.
논문 1저자 양종근 박사는 “이산화탄소 플라즈마 작용에 대한 추가 연구를 통해 플라즈마 리튬 추출 공정 연구를 더욱 확장해 갈 예정”이라고 전했다.
연구진은 플라즈마를 활용한 리튬 추출 공정이 바닷물에서도 효율적으로 리튬을 추출할 수 있는 기술개발을 위한 새로운 접근 방식이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
유석재 원장은 “반도체 공정 등 첨단 산업 분야에서 전천후 역할을 맡는 플라즈마 기술의 새로운 가능성을 엿볼 수 있는 연구성과”라며 “특히 바닷물에서 얻을 수 있는 리튬은 미래 핵융합 발전에 필요한 연료 중 하나로, 핵융합에너지 개발뿐 아니라 핵융합 연료 확보를 위한 다양한 연구도 수행하겠다”고 밝혔다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
