2차전지 핵심소재 리튬 추출법 특허 러시

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경영정보 ㅣ 특허변리 2차전지 핵심소재 리튬 추출법 특허 러시 광산·해수 방식보다 경제성 높아…일본 미국 중국 한국 순

기사입력2014-03-07 10:12

김창훈 기자 (ckim2014@junggi.co.kr) ㅣ다른기사보기

연도별 리튬 추출 관련 세계 출원 현황

<자료=특허청>

지난달 21일 SK이노베이션과 LG화학의 리튬이온 2차전지 배터리 분리막 특허소송 2라운드가 세간의 관심을 끈 바 있다. 분리막 시장과 중대형 배터리 분야에서 세계 최고기업으로 꼽히고 있는 양사의 다툼은 희유금속 리튬이 2차전지에서 차지하는 비중을 단적으로 보여주는 것이다.

노트북, 휴대폰, 전기자동차 등 첨단기기에 사용되는 2차전지의 핵심소재답게 리튬을 추출하는 특허기술도 세계적으로 증가세를 보이고 있다. 특허청 자료에 따르면 이 분야는 일본과 미국이 앞서가는 가운데 중국의 추격이 거세고, 우리나라는 4번째다.

리튬을 추출할 수 있는 자연 공급원은 해수, 광산(광석), 염수가 대표적이다. 리튬은 해수에 가장 많이 용존돼 있다. 해수에는 2500억톤, 염수에는 6714만톤, 광산에는 1844만톤이 녹아있는 상태다. 그러나 특허청에 따르면 해수와 광산에서의 리튬추출은 공정이 복잡하고 많은 에너지를 소모하며, 오염물질 방출로 경제성이 떨어진다는 지적이 있다. 해수에서 추출하는 분야는 포스코의 차세대 먹거리 중 하나로 상용화에 근접해 있는 것으로 평가받고 있다.

염수는 리튬을 함유한 암염이 녹아 있는 것으로 칠레·아르헨티나·볼리비아·브라질 등 남미대륙(전세계 염수의 70%)에 편중돼 있다. 염수로부터 리튬을 추출하는 비용은 톤당 2000달러로 해수(8000달러), 광산(4000달러) 방식에 비해 경제성이 좋다. 특허청은 전체 리튬의 70%가 염수에서 생산되고 있다고 밝힌 바 있다.

국가별 특허출원 비중 및 건수

<자료=특허청>

특허청이 주요 국가의 리튬 추출 관련 특허출원 동향을 분석한 결과에 따르면, 1975년부터 특허출원이 시작돼 1990년대부터 출원이 증가하기 시작했고, 2009년(39건)부터는 급증세를 기록했다. 2010년 58건, 2011년 59건으로 늘었고 2012년과 2013년에는 증가세가 꺾였다.

주요 특허기술 200여건을 분석한 결과, 국가별로는 일본이 44%(87건)로 가장 많았고, 우리나라는 미국, 중국에 이어 4번째로 나타났다. 최다 출원인은 일본 공업기술원(24건)이다.

추출방법별로는 염수에서의 추출 관련 특허출원이 70건으로 광산(10건), 해수(5) 방식보다 많은 것으로 나타났다. 염수 방식에서는 리튬을 직접 추출하는 기술이 41%(29건)으로 가장 많았고, 불순물 정제 26%(18건), 기타 리튬화합물 제조 14%(10건), 증발농축 12%(8건), 탄산리튬 제조 7%(5건) 순으로 나타났다.

그간 일본 등 선진국이 주도하던 리튬추출 기술분야에 최근 국내기업들의 참여가 확대되고 있다. 국내 한 기업은 종래 자연증발 방식으로 1년 걸리던 리튬 생산기간을 1개월로 단축시키는 획기적 특허기술을 바탕으로 아르헨티나 업체와 탄산리튬 연간 200톤 생산규모의 리튬 추출 파일럿 플랜트 건설에 합의한 바 있다

리튬은 현재 국내에서는 생산되지 않고 전량 수입에 의존한다. 전문가들에 따르면 현재 연 15만톤의 리튬생산량은 2020년 35만톤으로 확대될 것으로 보인다.