[페이턴트] 에너지∙환경 산업의 핵심소재는 '리튬'…기술확보 ‘총력’
[페이턴트] 에너지∙환경 산업의 핵심소재는 '리튬'…기술확보 ‘총력’
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포스코와 포항산업과학연구원이 공동으로 2018년 6월 12일 출원하고 2018년 11월 8일 등록받은 '리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지' 대표도면. 그림=키프리스 캡처
포스코와 포항산업과학연구원이 공동으로 2018년 6월 12일 출원하고 2018년 11월 8일 등록받은 '리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지' 대표도면. 그림=키프리스 캡처

[비즈월드] 에너지와 환경 산업의 핵심 소재는 누가 뭐래도 '리튬(Li)'입니다. 공해산업이었던 자동차도 수소와 전기차로 대체되면서 친환경으로 바뀌는 등 대부분의 재래 전통 제조업이 친환경으로 돌아서고 있습니다. 석유와 석탄으로 대변되던 에너지 산업 역시 탈 공해산업으로의 길을 걷고 있습니다.

이 가운데에 핵심소재 리튬이 존재합니다. 전기차, 전력저장장치, ICT 산업은 급속히 발전하고 있습니다. 기타 섬유나 중화학공업 등 공해산업이라는 오명을 썼던 전통 제조업 역시 비공해로의 변신을 서두르고 있습니다.

이들 산업에 공통적으로 사용되는 것은 바로 ‘이차전지’입니다. 이차전지의 폭발적 수요 증가로 인해 이차전지의 핵심소재인 리튬이 크게 주목받고 있는 것입니다.

이와 관련 에너지·환경 산업의 핵심소재 리튬과 관련된 지식재산을 확보하기 위한 관련 특허 출원이 최근 활발하게 이루어지고 있는 점이 주목됩니다.

표=특허청 제공
표=특허청 제공

실제로 특허청 자료를 살펴보면 리튬 기술을 지식재산으로 확보하기 위한 특허출원은 지난 2010년부터 본격적으로 이루어지기 시작했습니다. 그 뒤 매년 꾸준히 증가해 2017년에는 24건을 기록, 7건이었던 2014년에 비해 3배 이상 증가한 것으로 조사됐습니다.

리튬은 주로 리튬 광산에서 채굴해 정련하거나, 해수 또는 염수에 녹아 있는 리튬을 추출하는 방식으로 채굴됩니다. 재생도 가능합니다. 즉 리튬전지 제조공정 등에서 발생하는 폐스크랩 및 폐리튬 전지 등으로부터 리사이클링해 리튬을 회수하는 방법도 있습니다.

리튬 기술 관련 특허의 출원도 이런 리튬 채굴과 관련이 깊습니다.

표=특허청 제공
표=특허청 제공

특허 출원 내용을 세부 기술별로 보면 폐전지 등으로부터 리튬을 회수하는 리사이클링 기술이 57건으로 39%를 차지해 가장 많았습니다. 기술적으로 비교적 난이도가 낮은 것도 한 이유가 됩니다. 다음으로는 해수 및 염수에서 리튬을 회수하는 기술이 43건으로 30%를 점유했습니다. 그밖에 회수 장치 및 방법이 42건으로 29%, 리튬 광물에서 회수하는 기술이 3건으로 2%였습니다.

리튬 광물에서의 직접적인 추출 특허 출원이 적은 것은 우리나라에 리튬 광산이 없기 때문인 것으로 분석됩니다. 그러나 최근 국내 기업이 호주 필간구라의 리튬 광산 지분을 인수함에 따라 광석에서 리튬을 확보하는 기술도 크게 늘어날 것으로 예상되며 관련 기술 개발 및 특허 출원도 증가할 것으로 기대됩니다.

특허청 금속심사팀 관계자는 “에너지·환경 산업의 핵심소재로서 국가 경쟁력 뿐 아니라 리튬 수요에 대한 안정적 공급에 대응하기 위해 보다 활발한 리튬 확보 기술 개발이 요구된다”며 “해당 기술 분야의 지식재산권 확보는 시장 선점 경쟁에서 우위를 점할 수 있는 중요한 수단이므로 조속한 권리화가 무엇보다 중요하다”고 강조했습니다.

표=특허청 제공
표=특허청 제공

리튬 기술의 개발은 역시 산업과 관련된 곳에서 활발히 이루어졌습니다. 특허청이 리튬 기술 출원인을 조사한 결과 대학 및 연구기관이 총 79건으로 54%를 차지했습니다. 또한 국내기업이 42건으로 29%, 외국기업도 18건으로 13%를 점유했습니다. 개인의 경우 6건으로 전체의 4%에 머물렀습니다. .

기업별로는 포스코가 14건으로 33%를 차지해 가장 많이 출원한 것으로 나타났으며 국내연구기관 중에는 포항산업과학연구원이 40건으로 62.5%를 점유했습니다. 포스코와 직간접적으로 연결된 두 곳이 절대 비중을 차지했습니다. 이밖에 한국지질자원연구원이 14건이었습니다.

특히 포스코 및 포항산업과학연구원은 해수 및 염수에서 리튬을 회수하는 기술이 총 33건으로 두 기관의 총 출원 특허의 61%를 차지, 리사이클링이 주류를 이루는 다른 기업과는 차별화됐습니다. 포스코가 그만큼 연구개발 경쟁력을 확보하고 있으며 차세대를 준비하고 있다는 의미입니다.

리튬은 건전지의 미래를 좌우하는 소재이므로 스마트폰 등 전자정보통신 기기의 소형화가 진전될수록 수요도 비례해 늘어납니다. ICT가 아닌 다른 모든 제조업종에 필요한 전기소재(특히 축전기)로 오랜 기간 역할을 할 것입니다. 리튬은 우리나라가 글로벌 경쟁력을 유지하기 위해 확보해야 할 핵심기술입니다.  


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