기존에는 재활용이 불가능했던 Off grade 타이타늄(Ti) 스크랩을 수소화-탈수소화(HDH) 과정을 거쳐 재활용이 가능하도록 제조하는 기술이 개발 중에 있어, 과제 완료 시 폐 타이타늄의 고품위화 및 고부가가치화와 함께 타이타늄 소재 자립화가 기대되고 있다.

사단법인 한국자원리싸이클링학회는 5월13일부터 14일까지 유탑마리나 호텔에서 ‘리싸이클링 코리아 2021 여수’ 2021년도 춘계임시총회 및 제54회 학술발표대회를 개최했다.

이번 행사에서 특별심포지엄 중 하나로 ‘Off grade Ti 스크랩의 일 100㎏ 이상 탈산정련에 의한 4N5급 잉곳 및 분말기술 활용 제품화 공정기술 개발’ 과제에 대한 발표가 진행됐다.

이 과제는 엠티아이지(대표이사 박지환)가 주관기관을 맡아 △고등기술연구원 △순천대학교 △한국지질자원연구원 △경북대학교 △한국생산기술연구원 △한밭대학교 등이 참여하며, 수요기관으로 인탑스, 한스코, 지오엘리먼트가 함께 하고 있다.

기존 국내에서 발생하는 On grade 타이타늄 스크랩의 경우 대부분 해외에 반출되거나 재 용해돼 재활용이 가능했으나, Off grade 타이타늄 스크랩의 경우 높은 불순물 함량으로 인해 재활용이 불가능했었다.

타이타늄은 항공기 중량의 15%를 차지할 정도로 많은 양이 사용되고 있으나 제조공정에서 투입소재 중 실제로 사용되는 비율은 약 5%에 불과해 나머지 95%는 스크랩 처리되는 실정이며, 타이타늄 스크랩은 국내에서만 연간 약 200톤이 발생하고 있다.

특히 국내에는 탈산기술이 전문해 타이타늄 스크랩은 해외로 역수출되고 있으며, 다시 국내 도입을 위해서 많은 비용이 소비되고 있다.

미국의 경우 타이타늄 스폰지의 가격은 ㎏당 10.98달러인데 반해 타이타늄 선삭 스크랩은 ㎏당 0.99달러로 타이타늄 선삭 스크랩의 가격이 큰 폭으로 하락하며, 재활용시 높은 부가가치를 확보할 수 있다.

국내의 경우도 Off grade 타이타늄 스크랩의 경우 타이타늄 스폰지 가격 대비 약 1/6수준으로 알려지고 있다.

이에 이번 과제 수행 완료 후 기존 Off grade 타이타늄 스크랩의 단순 중개 무역 활용을 넘어, 기술 혁신을 통한 소재 업사이클링 산업 구조개혁으로 국내 타이타늄 소재 자립화가 가능하고, 타이타늄 소재의 고품위화, 고부가가치화, 친환경적 탈산/용해 정련기술 및 분말/잉곳 제품화에 대한 일관공정기술 개발이 가능할 것으로 기대를 모으고 있다.

이에 주관기관인 엠티아이지는 △MIM 공정을 이용한 Ti계 합금 소재 개발 △스크랩 종류에 따른 소재화 공정 기술 개발 △상용탈산 시스템 구축 및 최적화 △전자빔 장비 구축 및 운용 기술 확보에 본격 나서고 있다.

또한 참여기관인 고등기술연구원은 불순물 제거 및 분말화 공정, 순천대학교는 Ti 합금 설계, 한국지질자원연구원은 수소탈산 공정개발, 경북대학교는 희토류 탈산 기술개발, 한국생산기술연구원은 Mg탈산 및 전자빔 개발, 한밭대학교는 Mg 탈산 기초연구 등에 나서고 있다.

특히 이번 과제는 수요기업 참여형 과제로 수요기업인 인탑스, 한스코, 지오엘리먼트 등은 탈산된 타이타늄 소재를 이용해 △디스플레이 △전자기기용 부품 △소형 수송기기용 부품 △중대형 수송기 부품 △의료용 소재 등에 활용할 계획이다.

한편 리싸이클링 학회 제54회 학술발표대회에서는 주암상 수상 기념 강연으로 대진대학교 안재우 교수가 탄소중립시대와 리튬 회수 기술에 대해 발표하고, 일반발표로 자원, 소재, 제련 등의 분야에서 다수의 발표가 진행됐다.

또한 특별심포지엄으로 ‘Off grade Ti 스크랩의 일 100㎏ 이상 탈산정련에 의한 4N5급 잉곳 및 분말기술 활용 제품화 공정기술 개발’을 비롯해 ‘중·대형폐리튬이차전지의 고효율/친환경 자원 재활용 기술 및 이차전지 원료화 기술개발’, ‘전략 금속 동소재의 고품위 소재화를 위한 친환경 일관공정기술 개발’ 등이 발표됐다.