폐수 속 버려진 리튬, 미세조류 활용해 회수
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[한경ESG] - K그린테크가 뛴다
그린미네랄
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전기차와 에너지저장장치(ESS) 배터리의 핵심 원료인 리튬은 폐배터리 재활용이나 광석 제련 과정에서 일부가 저농도 상태로 남는다. 이러한 잔류 리튬은 경제성이 낮아 대부분 폐수로 배출된다. 기후테크 스타트업 그린미네랄은 미세조류의 생물학적 반응을 활용해 폐수 속 리튬을 다시 배터리 원료로 회수하는 기술을 개발하고 있다.
그린미네랄은 2021년 서강대학교 연구실에서 출발한 기업으로 핵심 사업은 유전자 변형 클로렐라 균주를 활용한 모듈형 자원순환 플랫폼이다. 리튬을 단순히 걸러내는 데 그치지 않고, 저농도 잔류 리튬 용액에서 탄산리튬을 직접 회수하는 방식이다.
회사는 리튬 농도 약 2000ppm 수준의 실제 산업 폐액에서 70% 이상의 회수율을 확인하는데, 기술 적용 범위는 리튬에 한정되지 않는다. 니켈과 코발트 등 다른 배터리 금속으로도 확장할 수 있다. 리튬 회수 공정에 사용한 클로렐라는 바이오연료나 비료 원료로 재활용할 수 있다. 핵심 기술은 미세조류의 ‘생광물화’다. 클로렐라가 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하면 탄산염이 생성된다.
이 탄산염은 공정 폐액 속 리튬이온과 반응해 탄산리튬 결정으로 침전된다. 탄산리튬 결정은 클로렐라 세포 외부에 형성돼 단순한 방식으로 분리할 수 있다. 이에 따라 복잡한 처리 과정 없이 리튬을 회수할 수 있으며, 기존 용매추출 방식보다 유해 화학약품 사용을 최소화할 수 있다는 점이 특징이다.
사업 모델은 기존 리튬 정제나 폐배터리 재활용 공정을 대체하는 방식이 아니다. 기존 공정 후단에 ‘생광물화 탱크 시스템(BTS)’을 연결하는 보완형 B2B 구조다. 고객사는 기존 생산설비를 크게 변경하지 않고도 폐수로 버리던 잔류 리튬을 추가로 회수할 수 있다. 이를 통해 폐수 처리 비용을 줄이는 동시에 회수한 탄산리튬을 판매해 수익을 얻을 수 있다. 그린미네랄 매출은 탄산리튬 판매, BTS 설비 설치, 클로렐라 균주 공급, 설비 운영 및 기술지원으로 구성된다. 균주를 약 1년 주기로 교체·공급하는 반복 매출 구조도 사업 모델의 강점이다.
그린미네랄은 국내 9건과 해외 15건 등 총 24건의 특허를 출원했다. 이 가운데 일본 2건, 미국 1건이 등록됐다. 상표는 국내와 마드리드 국제출원, 미국을 포함해 30건을 출원했으며, 이 중 21건이 등록됐다. 산업통상부 신기술 인증을 획득했으며, 초격차 스타트업 1000+ 사업을 수행하고 있다. 민간투자 주도 기술창업지원사업(TIPS)도 성공적으로 마쳤다.
2025년에는 전남 광양지점에 파일럿 시설을 구축했으며, 2026년에는 순환경제 규제 특례 지정을 받아 실제 산업 폐액을 활용한 실증 기반을 마련했다. 창업 이후 D3쥬빌리파트너스와 대교인베스트먼트, GS벤처스, 미래에셋캐피탈, 캐피탈원 등으로부터 누적 약 54억 원의 투자를 유치했으며, 현재 시리즈 B 투자 유치를 준비하고 있다.
그린미네랄의 기술은 폐수로 배출되던 저농도 리튬을 다시 배터리 소재로 활용할 수 있다. 또한 유해 화학물질 사용을 최소화할 수 있다. 해외 의존도가 높은 핵심 광물인 리튬을 국내에서 회수한다는 점에서 공급망 안정과 자원안보에도 기여할 수 있다. 공정에 사용된 클로렐라를 바이오연료와 비료로 재활용하는 ‘제로 웨이스트’ 순환 구조도 지향한다. 단기적으로는 광양에 설치한 500L급 중규모 설비를 활용해 실제 산업 폐액 실증을 진행하고, 상용 설비 설치에 필요한 공정 기술을 확보할 계획이다.
2027년부터 2030년까지는 국내 리튬 정제 및 폐배터리 재활용 사업장에 BTS를 적용해 본격적으로 매출을 창출한다는 계획이다. 이후에는 리튬 염호와 글로벌 시장으로 사업 범위를 확대하고 니켈과 코발트, 구리 등 다양한 희소금속을 회수하는 플랫폼으로 성장한다는 구상이다.
이미경 기자 esit917@hankyung.com
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