이차전지 도금 기술특허 리뷰

Electrometals Technologies사의 EMEW(등록상표)는 보기 드물게 성공한 전해회수(용도에 따라 전해채취 또는 전해정련)시스템이다. 드물게 성공한 이란 표현은 브랜드 인지도가 높으며, 해당 업계에서 인지도 높은 브랜드 자체가 드문 현상이기 때문이다. 

EMEW의 장점은 단순한 구조, 높은 효율이다. 전해회수 장치의 가장 일반적인 구조인 평판 전극이 교대로 배치되는 타입보다 효율이 좋고, 전극이 회전하는 타입보다 구조가 단순하다.
효율에 대하여는 셀 내에서 전해액이 전극사이를 빠르게 통과하게 하여 저농도에서 전해효율이 감소하는 경향에 대한 대책을 제공한다. 전해액과 전극계면의 다이나믹한 접촉을 유지하기 위해 셀 내부에 별도의 구동장치가 없으므로 구조가 단순하다. 사실 이전에도 원통형 셀은 존재했다. 이 특허는 문제를 해결하는 디자인의 전형을 보여준다.

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일반적인 전해회수, 전해정련 장치가 판형의 음극과 양극을 교대로 배치하는 구조임에 비교하면 혁신적이라 할 만큼 차별화된 디자인을 보여준다. 사각의 판형전극을 이용하는 경우 전해액 순환 장치를 별도로 고려해야 한다. 특히 전극의 면적이 넓다면 전해액 순환과 더불어 균일한 전착이 어렵다는 문제가 발생한다. 단순히 전착량의 차이보다 성상이 달라지는 것이 프로세스에 영향을 줄 수 있다. 

물론 원통형 전해장치자체가 새로운 것은 아니다. 디스크형 또는 회전형 전극을 구비한 전해장치가 이용되어 왔다. 이들도 저농도 전해액에 적합하지만 다수의 셀을 구성한다면 EMEW가 구조의 단순함이라는 점에서 우위가 있음이 인정된다. 

현재 상용화된 셀의 컨셉은 Materias Research사의 특허에서 볼 수 있다. 
Mineral recovery apparatus 
PCT/AU1992/000052(CA2104120A1, CA2104120C, DE69223040D1, DE69223040T2, EP0571467A1, EP0571467A4, EP0571467B1, WO1992014865A1)

이 특허에서 도면으로 설명한 전해셀의 구성과 현재의 모델이 다른 점은 셀의 캡(end cap)을 조이는 플랜지부의  클램프가 있고 feed의 형상 정도이다. 

 

현재 시스템을 공급하고 있는 Electrometals Technologies사의 특허는 
Method and apparatus for electrowinning powder metal from solution
US 6451183
를 비롯한 메쉬형 양극, 전착된 금속을 셀에서 분리하는 장치이다. 

 

번역된 특허로는
금속 전기정련 셀 및 이 셀의 뱅크와, 전기정련 셀 작동방법
10-2002-7000722
PCT/AU2000/00877, WO 2001/07684
이다. 
Materias Research사의 특허와 다른 내용은 금속을 파우더 상으로 전착시키고 이를 플러싱하는 수단이 제공되는 것과 셀단위를 확장한(bank)시스템으로 구성한 것이다. 
 

국내에서 개발한 전해회수 장치로서 에코엔파워가 출시한 유가금속회수장치가 있다. 홈페이지의 내용만으로는 EMEW와 어떤 차별성이 있는지 가늠하기 어렵다. 홈페이지에 이에 대한 설명이 추가되길 개인적으로 희망한다. 

 

지질자원연구원 김수경 박사팀이 개발한 사이클론 타입의 전해셀은 폐수에 포함된 저농도의 귀금속 회수에 적합함을 주장하고 있다. 적용가능한 사례로서 PCB금도금 수세수에 포함된 금을 회수하는 것이다. 결과 보고서에 따르면 "수 백 ppm 이하의 귀금속 농도로부터 99% 이상 회수 가능"함을 주장하고 있다. 

그런데 이와 유사한 전해셀은 같은 지질자원연구원과 생산기술연구원에서 특허를 출원한 바가 있다. 제1997-0006548호 (1997.02.21), 제2003-0070720호 (2003.09.02). 

​아쉽게도 이러한 류의 전해셀이 상용화 되었는지 여부는 확인하지 못하였다. 

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