전기화학기반 자원회수 기술 제시
김정식 테크윈 부사장은 ‘이차전지 고염폐수 내 용존물질 회수 실증 기술개발’을 통해 전기화학 기반 자원회수 기술을 제시했다. 테크윈은 전기투석, 확산투석, 순수 제조, 중앙정수, 전해 환원수, 전기흡착식 탈이온, 역전기투석, LiOH 생산, 알칼라인 수전해, 과산화수소 발생기, 바이폴라 전기투석 등 전기화학 기반 수처리·자원화 기술을 축적해 온 기업이다. 

▲고염폐수 처리 이미지

김 부사장은 “폐수의 주성분인 망초를 어떻게 다시 자원으로 만들 것인가”에 초점을 맞췄다. 이차전지 양극재와 전구체 공정에서 발생하는 폐수에는 나트륨과 황산이온을 비롯해 리튬, 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 염소, 니켈, 코발트, 망간, 유기탄소 등이 포함될 수 있다. 기존 방식은 MVR 등을 이용해 망초를 결정화하는 데 머물렀지만, 이 경우 자원이어야 할 물질이 폐기물로 전락하는 문제가 발생한다.
 

테크윈은 바이폴라 전기투석 기술의 한계를 극복한 전기분해 기반 전환기술을 대안으로 제시했다. 기존 BPED는 바이폴라막 등 핵심소재의 해외 독과점, 낮은 전류밀도, 낮은 생산물 농도, 높은 설비·운영비가 한계로 지적돼 왔다. 이에 비해 테크윈은 전극 최적화와 핵심 전극소재 국산화 기술을 적용해 셀 전압을 낮추고, 고전류밀도와 고농도 생산물 확보를 목표로 하고 있다.

황 순환 기반 공정으로 보다 안정성 기해 
효림이엔아이(주)의 문기호 상무는 ‘이차전지 폐수의 공공하수처리장 생물학적 처리기술 개발’은 이차전지 폐수를 산업단지 내부에서만 해결하는 방식에서 벗어나 공공하수처리장과 연계하는 방안을 다뤘다. 이 과제는 2026년부터 2030년까지 추진되는 국가 R&D의 한 축으로, 이차전지 염폐수 처리기술 개발사업과 연계돼 있다. 전체 사업은 고염폐수 무방류, 유가자원 회수, 공공하수 연계처리, 고염 내성 생물학적 처리, 생태독성 모니터링 등으로 구성된다.
 

공공하수처리장 연계가 주목받는 이유는 경제성 때문이다. 이차전지 기업 입장에서는 자체 무방류 설비를 설치·운영할 경우 비용 부담이 크다. 반면 지자체는 기존 하수처리 인프라를 활용할 수 있다면 별도 신규 시설 투자 없이 산업폐수 일부를 안정적으로 처리할 수 있다. 발표에서는 이차전지 폐수를 공공하수처리장과 연계할 경우 폐수 처리비를 줄이고, 지자체는 기존 시설을 활용해 추가 수익과 처리 역량을 확보할 수 있다는 기대효과가 제시됐다.
 

다만 고염폐수는 일반 하수처리장 생물학적 공정에 그대로 투입하기 어렵다. 염도가 높으면 미생물 활성이 저하되고, 2% 이상 고염폐수가 유입될 경우 기존 생물학적 처리공정의 미생물 사멸과 처리 불능 문제가 발생할 수 있다. 일반적인 MLE 공정은 유입수 균질화, 무산소조, 호기조, 응집처리, 슬러지 반송 구조를 갖지만, 고염 조건에서는 질산화·탈질 효율이 크게 떨어질 수 있다.
 

효림이엔아이 측은 이에 대한 해법으로 세 가지를 제시했다. 첫째는 공공하수처리장 내 고염폐수 블렌딩 제어다. AI 기반 실시간 모니터링을 통해 염농도와 황산염, 질소 등을 제어하고, 공공하수 내 유입 농도를 안정화해 운전 리스크를 낮추는 방식이다. 둘째는 고염 조건에서도 작동할 수 있는 생물학적 처리기술이다. 염내성 미생물이나 황·질소 순환 기반 미생물 군집을 활용해 질소와 황산염을 동시에 저감하는 방향이 제시됐다. 셋째는 생태독성 평가와 모니터링이다. 단순 방류수 수질항목만 맞추는 것이 아니라 생태독성까지 관리해야 한다는 취지다.
 

특히 황 순환 기반 공정은 고염폐수 처리의 차별화된 기술로 소개됐다. 고염폐수에는 황산염과 질소가 동시에 존재하며, 이를 처리하기 위해 외부 탄소원을 과도하게 투입하면 비용 증가와 2차 오염 문제가 생길 수 있다. 발표에서는 황산염 환원, 부분 아질산화, 아나목스, 황 산화 반응 등을 조합해 질소와 황을 동시에 제어하는 공정 개념이 제시됐다. 이는 기존 하수처리장의 생물학적 처리 기술을 고염 산업폐수 조건에 맞게 확장하는 접근이다.

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