성일하이텍 분기보고서 (2022.09)
6. 주요계약 및 연구개발활동

가. 경영상의 주요계약 등당사는 보고서 제출일 현재 해당사항 없습니다. 나. 연구개발활동 현황 (1) 연구개발 조직의 개요

성일하이텍 부설연구소는 축적해온 2차전지 재활용 기술과 지속적인 R 통하여 국내외 2차전지 재활용 시장을 주도하며 차세대 전지 재활용과 같이 향후 변화할 산업에 대비하는 연구개발을 진행하고 있습니다.

2차전지 시장이 성장함에 따라 재활용 시장에서 기술 경쟁이 강화되고 있습니다. 성일하이텍 R 팀은 지난 20여년간 지속적인 연구를 통하여 전자재료 스크랩에서 유가금속의 회수에 관한 선제 기술을 확보하고 있기에 현 시장의 선두에 있습니다.

성일하이텍 부설연구소는 리싸이클링 파크(물리적 전처리), 하이드로 센터(습식제련) 공정의 효율 증대화와 경제성 향상을 위한 아낌없는 투자와 끊임없는 노력을 통하여 신규 공정 개발과 이를 통한 경쟁력을 확보하고 있습니다.

분기별 R 과제 발표를 통하여 경영관리, 제조, 영업, 품질 등 타 부서와 교류를 활발히 하여 업무 효율을 증대하고 있습니다.

또한 학계와 연구기관과의 협업을 진행하며 정부연구개발과제에 참여할 뿐만 아니라 기획 및 발굴도 진행하며 기술 경쟁력을 강화하고 있습니다.

(2) 연구개발인력 구성

학력	박사	석사	학사	기타	합계

인원수	1	7	3	-	11

(3) 연구개발비용(단위 : 천원)

과 목	제6기3분기(2022년)	제5기(2021년)	제4기(2020년)	비고

연구개발비용 총계	1,292,458	1,585,897	1,568,665	-

(정부보조금)	(739,231)	(888,478)	(635,976)	-

연구개발비용 계	553,227	697,419	932,688	-

회계처리	판매비와관리비	553,227	624,056	932,688	-

제조경비	-	73,363	-	-

개발비(무형자산)	-	-	-	-

기타	-	-	-	-

연구개발비 / 매출액 비율[연구개발비용계÷당기매출액×100]	0.32%	0.50%	1.51%	-

주1) 상기금액은 별도재무제표 기준으로 작성되었습니다. (4) 연구개발실적 및 진행(가) 최근 연구개발 실적(3년 이내)

(단위 : 천원)

연구과제명	주관부서	연구기간	정부출연금	관련제품	비고

사용 후 리튬 2차전지로부터 리튬회수 및 소재화 상용공정 개발	한국에너지기술평가원	2018.05.01~2020.12.31	2,600,000
1,280,000	인산리튬
탄산리튬	완료

Li계 폐부품 해체시스템 및 유용자원회수 상용기술 개발	한국환경산업기술원	2016.08.01
~2021.04.30	3,360,000	황산코발트황산니켈 등	완료

(나) 연구개발 진행 내역

사용 후 리튬 2차전지로부터 리튬 회수 및 소재화 상용공정 개발

연구기관	성일하이텍(주), 한국생산기술연구원, 고등기술연구원, 대진대학교 산학협력단

연구결과 및 기대효과	ㅇ 사용 후 리튬 2차전지 내 리튬을 회수하기 위해 건식 친환경 전처리 공정, 리튬 화합물 불순물 제어 및 소재화 공정을 연계하여 리튬의 회수 및 2차전지용 리튬 화합물을 제조하기 위한 상용화 기술
- 대상소재 : 사용 후 리튬 2차전지(공정스크랩, 휴대폰, 노트북, 전기자동차 (EV), 에너지저장시스템(ESS) 등)내 유가금속(양·음극 소재) 회수 후 발생한 리튬함유 용액
ㅇ 본 기술은 사용 후 리튬 2차전지의 불소화합물 대기방출 제어형 건식 친환경 전처리 공정, 분리·정제 공정 및 수요 맞춤형 리튬 화합물 소재화 공정 등의 연계를 통한 상용화 기술개발이 핵심 내용임.
ㅇ 최종 개발제품 : 인산리튬, 탄산리튬

연구결과가상품화 된경우 그 내용	ㅇ 과제수행 1차년도(2018년)부터 인산리튬을 판매
ㅇ 과제수행 동안 탄산리튬 상용화 기술개발 완료 및 판매

Li계 폐부품 해체시스템 및 유용자원회수 상용기술 개발

연구기관	성일하이텍(주), 한국지질자원연구원, 세종대학교 산학협력단, (주)영풍

연구결과 및 기대효과	ㅇ 자동차용 폐리튬 2차전지(1.5만대/년) 고효율 재활용 기술 실증 플랜트 구축
- 안정적 해체 및 파쇄를 위한 방전기술 확립 및 효율적 파쇄공정 기술개발
- 화학적 처리공정 최적화 및 공정개선을 통한 재활용 산물의 리튬2차전지 양극활물질 원료화
- 대용량 폐 리튬 2차전지 재활용 설비 규모 확대(75,000대/년)를 위한 재활용 플랜트 패키지 설계
- 자동차 전지 재활용을 위한 기술 표준화(법제화, 관리체계)제정 및 정부정책 설정 참여/ 한국자동차자원순환협회, 자동차 제조사 등
- 대량 처리를 위한 건식용융 공정 연구

연구결과가상품화 된경우 그 내용	ㅇ 전기자동차용 해체라인 2만대/년 보유 중이며, 연구개발을 통해 도입 된 자동화기술을 적용한 전용 해체라인 구축 중(2022년 6월 중 완공예정)

(나) 연구개발 진행 내역(단위 : 천원)

연구과제명	주관부서	연구기간	정부출연금	관련제품	비고

(총괄) 중대형 폐리튬 2차전지의 고효율친환경 자원 재활용 기술 및 2차전지 원료화 기술개발	한국산업기술
평가원	2020.04.01~2024.12.31	100,000/100,000	황산코발트황산니켈수산화리튬	진행

(1세부) 회수자원의 고부가가치화를 위한 습식제련 고도화 기술개발	한국산업기술평가원	2020.04.01~2024.12.31	5,616,000/2,815,000	황산코발트황산니켈수산화리튬	진행

액상형 재활용 황산금속(Ni,Co,Mn) 소재를 이용한 Ni90% 이상 저단가 고용량 (≥215mAh/g) 하이니켈 NCM 양극소재 개발	한국산업기술
진흥원	2021.04.01~2022.12.31	2,200,000/460,000	앙극소재	진행

(총괄) 리튬이차전지 핵심부품용 희소금속의 순환자원화 및 응용기술 개발	한국산업기술
평가관리원	2022.04.01 ~2026.12.31	100,000 /100,000	황산니켈
탄산리튬 수산화리튬	진행

(1 세부) 유기산 사용 친환경 침출공정 개발 및 폐수 무방류 공정개발을 통한 이차전지용 소재 연간 1,000톤급 제조 공정 기술 개발	한국산업기술
평가관리원	2022.04.01 ~2026.12.31	6,764,000 /3,484,000	황산니켈
탄산리튬 수산화리튬	진행

전기자동차용 폐이차전지 재활용 방전 및 스마트 해체 공정기술개발	한국환경산업기술원	2022.04.01 ~2024.12.31	4,100,000
/1,000,000	배터리파우더	진행

저탄소 자원 순환을 위한 폐배터리 안전해체, 저손상 분리 양극 재제조 최적화 기술 개발	한국에너지기술평가원	2022.04.01 ~2026.12.31	12,000,000
/1,260,000	양극소재	진행

(수요) 다품종 EV 폐배터리팩의 재활용을 위한 인간-로봇 협업 해체 작업 기술 개발	한국산업기술
평가관리원	2022.04.01 ~2026.12.31	6,880,000
/0	배터리셀	진행

(총괄) 중대형 폐리튬 2차전지의 고효율친환경 자원 재활용 기술 및 2차전지 원료화 기술개발

연구기관	(1세부) 성일하이텍(주), 한국지질자원연구원, 고등기술연구원, 한국해양대학교
(2세부) ㈜영풍, 한국생산기술연구원, 연세대학교, 목포대학교
(3세부) ㈜포스코케미칼, 전자부품연구원, 포항산업과학연구원, 인천대학교, ㈜이엔드디
(수요기업) ㈜LG화학

연구결과 및 기대효과	□ 중ㆍ대형 폐리튬 2차전지(xEV 및 ESS 등)으로부터 배터리 무방전 고온환원용융기술 및 습식제련 고도화 기술을 이용한 유가금속(Co, Ni, Li)의 회수와 회수 유가금속 활용 xEV용 고함량 니켈계 고성능 양극 활물질 제조용 전구체 소재 제조 상용화 기술개발
ㅇ 대상소재 : 중ㆍ대형 폐리튬 2차전지 (xEV(하이브리드자동차, 플러그인하이브리드 자동차, 전기자동차), ESS(에너지저장장치) 등)
ㅇ 개발소재 : Co/Ni/Cu 금속, 황산코발트, 황산니켈, 수산화리튬, xEV용 니켈 고함량 고성능 양극 활물질 제조용 전구체
□ 핵심 기술개발
ㅇ (2세부) 중·대형 폐리튬 2차전지 고온환원용융 기술개발
- 폐리튬 2차전지 무방전 친환경 고온환원용융 기술개발
- 고온환원용융공정 중 In-situ 리튬 휘발 및 포집 기술개발
- 전해공정 기반 고순도 금속 소재화 기술개발
ㅇ (1세부) 회수자원 고부가가치화 습식제련 고도화기술개발
- 습식제련공정(침출, 용매추출) 자동화 및 공정 모니터링 기술개발
- 음극 재활용을 위한 불순물 제거 및 소재화 기술개발
- 습식 고도화 기술적용을 통한 저비용 고순도 화합물 소재 제조공정 기술개발
- 연속 결정화 및 자동화 공정 적용을 통한 에너지?인력저감 기술개발
ㅇ (3세부) 고성능 양극소재용 전구체 2차전지 원료화 기술개발
- xEV향 고에너지밀도/장수명용 12㎛ 이상급 대입경 전구체 제조 기술개발
- Bimodal을 위한 4㎛급 소입경 고성능 전구체 제조 기술개발
- 전구체 성능 고도화를 위한 양극재 적용 평가 및 고도 분석 기술개발

연구결과가상품화 된경우 그 내용	연구개발 진행 중

(1세부) 회수자원의 고부가가치화를 위한 습식제련 고도화 기술개발

연구기관	성일하이텍(주), 한국지질자원연구원, 고등기술연구원, 한국해양대학교

연구결과 및 기대효과	□ 중ㆍ대형 폐리튬 2차전지를 이용한 회수자원(Co, Ni, Li)의 고부가가치를 위한 습식 제련 고도화 기술개발
ㅇ 대상소재 : 중ㆍ대형 폐리튬 2차전지 (xEV(하이브리드자동차, 플러그인하이브리드 자동차, 전기자동차), ESS(에너지저장장치) 등)
□ 핵심 기술개발
ㅇ 습식제련공정(침출, 용매추출) 자동화 및 공정 모니터링 기술개발
ㅇ 음극 재활용을 위한 불순물 제거 및 소재화 기술개발
ㅇ 습식 고도화 기술적용을 통한 저비용 고순도 화합물 소재 제조공정 기술개발
ㅇ 연속 결정화 및 자동화 공정 적용을 통한 에너지?인력저감 기술개발
□ 최종 개발제품
- Co/Ni metal(회수율 97 % 이상)
- 황산코발트(CoSO4ㆍ7H2O, 순도 99.95 % 이상)
- 황산니켈(NiSO4ㆍ6H2O순도 99.95 % 이상)
- 수산화리튬(LiOH, 순도 99.8 % 이상)

연구결과가상품화 된경우 그 내용	ㅇ 기존 LIB 습식제련공장의 자동화를 진행 중
ㅇ 국내 3번째 hydro center에 수산화리튬 공장을 도입할 예정임(2023년 완공예정)

액상형 재활용 황산금속(Ni,Co,Mn) 소재를 이용한 Ni90% 이상 저단가 고용량
(≥215mAh/g) 하이니켈 NCM 양극소재 개발

연구기관	성일하이텍(주), 포스코케미칼, 이엔드디, 포항산업과학연구원,
대구경북과학기술원, 전남대학교

연구결과 및기대효과	□ 폐전지로부터 회수된 재활용 액상 원재료 적용을 통한 양극소재 원가 경쟁력 강화
□ Ni90% 이상 장수명, 고용량 양극소재 제조기술 개발을 통한 기술 경쟁력 확보
□ 핵심 기술개발
ㅇ 주관기관인 포스코케미칼은 액상원재료 적용 Ni90% 이상 양극소재를 상용화하여 과제기간 내 50톤을 생산하고, 2027년 기준 26,500톤 목표로 생산량을 점차 증가시킬 계획
ㅇ 성일하이텍은 재활용 액상 황산금속을 상용화하여 과제기간 내 3,000톤을 생산하고, 2027기준 12,000톤 목표로 생산량을 점차 증가시킬 계획
ㅇ 이엔드디는 재활용 액상 원재료 적용 소입경 전구체를 상용화하여 과제기간 내 15톤을 생산하고, 생산량을 점차 증가시킬 계획

연구결과가상품화 된경우 그 내용	ㅇ 연구개발 진행 중

(총괄) 리튬이차전지 핵심부품용 희소금속의 순환자원화 및 응용기술 개발

연구기관	(1세부) 성일하이텍(주), 한국지질자원연구원, ㈜이에프콤, 대진대학교
(2세부) 연화신소재, 한국생산기술연구원, 인천대학교, 충남대학교, 한국전지산업협회
(3세부) ㈜이엔드디, 한국전자기술연구원, 고등기술연구원, 동아대학교
(수요기업) ㈜포스코케미칼

연구결과 및 기대효과	□ 본 기술개발은 이차전지 재활용 공정 중 기존기술의 한계를 원천적으로 극복하는 친환경적 공정을 도입하여 ① Direct 공법을 이용한 양극활물질 회수 전처리, ② 친환경 용매를 활용한 이차전지 내 유가금속 침출 ③ 다양한 공정을 도입한 폐수 저감 공정 기술개발 ④ 재자원 폐수로부터 황산 전환 및 회수공정 ⑤ 유가금속(니켈, 리튬) 소재화 등의 핵심 세부기술들의 연계를 통한 이차전지용 Black Powder 및 리튬 함유 용액으로부터 유가금속 소재화 및 ⑥ 폐수저감 공정을 도입한 실증화 플랜트를 구축하고자 함.
ㅇ 대상소재 : Black Powder, 리튬 함유용액
ㅇ 개발소재 : 황산니켈 순도 99.9%이상, 수산화리튬 순도 99%이상, 탄산리튬 순도 99.5%이상 소재화
□ 핵심 기술개발
ㅇ (1세부) 폐수 무방류 공정개발을 통한 이차전지용 소재 제조공정 기술개발
- 단셀 해체 및 단위 전극(양극) 전처리, 양극활물질 회수 공정의 후처리 공정 재현 및 조건 확보
- 양극활물질 회수 공정 Scale up 검토 및 구축
- 연속반응기를 이용한 침출공정 기술개발(Pilot scale)
- 결정화 공정을 이용한 황산니켈(NiSO4) 결정 size-up기술 최적조건 확립
- 재자원화 폐수(Na2SO4용액)로부터 염 회수 및 폐수 발생량 저감을 위한 바이폴라 전기투석(EDBM) 핵심 기술 개발
- 재자원화 폐수(유기산계)로 부터 폐수 재활용을 위한 Electro-membrane system 기초 데이터 확보
ㅇ (2세부) 친환경 신공법을 활용한 순도 99% 이상 리튬계 양극재 원료 제조 기술개발
- 친환경 건습식전해 및 연소합성을 통한 고속 리튬 화합물 환원 기초기술확보
- 수전해 기반 수산화리튬 회수 전기화학공정 시스템 개발
- 스크랩 블랙파우더 원료로부터 3N급 Li금속 친환경 Lab scale회수공정 확립
- 탄소-다공성 수송 기판(Porous Transport Layer) 기반 습식전해 전극개발
- 용융탄산염 및 자전연소 반응을 이용한 리튬화합물 제조 시스템 구축
ㅇ (3세부) 100% 재활용 희소금속을 활용한 고용량 리튬이차전지 양극재용 전구체 제조기술 개발
- 고용량(방전용량≥180mAh/g) 양극소재용 전구체 조성 설계
- 재활용 희소금속 적용 대입경/소입경 전구체 표준 공침 조건 수립
- 재활용 희소금속 적용 Pilot 규모 Scale-up 제조
- 전구체 및 양극소재 물성/전기화학 특성 분석 통한 전구체 개선안 도출
- 최적 합제 밀도 구현을 위한 대입경/소입경 양극재 비율 설계

연구결과가 상품화 된 경우 그 내용	연구개발 진행 중

(1세부) 유기산 사용 친환경 침출공정 개발 및 폐수 무방류 공정개발을 통한 이차전지용 소재 연간 1,000톤급 제조 공정 기술 개발

연구기관	성일하이텍(주), 한국지질자원연구원, ㈜이에프콤, 대진대학교

연구결과 및 기대효과	□ 본 기술개발은 이차전지 재활용 공정 중 기존기술의 한계를 원천적으로 극복하는 친환경적 공정을 도입하여 ① Direct 공법을 이용한 양극활물질 회수 전처리, ② 친환경 용매를 활용한 이차전지 내 유가금속 침출 ③ 다양한 공정을 도입한 폐수 저감 공정 기술개발 ④ 재자원 폐수로부터 황산 전환 및 회수공정 ⑤ 유가금속(니켈, 리튬) 소재화 등의 핵심 세부기술들의 연계를 통한 이차전지용 Black Powder 및 리튬 함유 용액으로부터 유가금속 소재화 및 ⑥ 폐수저감 공정을 도입한 실증화 플랜트를 구축하고자 함.
ㅇ 대상소재 : Black Powder, 리튬 함유용액
ㅇ 게빌소재 : 황산니켈 순도 99.9%이상, 수산화리튬 순도 99%이상, 탄산리튬 순도 99.5%이상 소재화
ㅇ 실증화공정 : 1,000톤/년급 폐수저감 공정 실증 플랜트 (이차전지용 소재(황산코발트, 황산니켈, 탄산리튬) 기준)

연구결과가 상품화 된 경우 그 내용	ㅇ 신규 LIB 습식제련공장의 폐수무방류를 진행 중
ㅇ 국내 3번째 hydro center에 수산화리튬 공장을 도입할 예정임(2023년 완공예정)

전기자동차용 폐이차전지 재활용 방전 및 스마트 해체 공정기술개발

연구기관	한국지질자원연구원, 성일하이텍(주), 알티엘㈜. ㈜동양기술

연구결과 및기대효과	□ 폐리튬 이차전지 스마트 방전·해체 및 자동화 파·분쇄 시스템: 50 대/일 이상
ㅇ 전기 자동차용 폐이차전지 팩 스마트 방전 시스템 개발
- 잔류 전력 회생 효율 : 80% 이상
- 팩 방전 전압 : 2V 이하(셀 전압 기준)
ㅇ 유가자원 회수 및 고순도화 기술 개발
- (금속) 유가자원 회수율 : 95% 이상
- (비금속) 유가자원 회수율 : 95% 이상
- 회수된 유가금속 순도 : 99.99% 이상
ㅇ 전기 자동차용 폐이차전지 팩 스마트 방전 시스템 개발
- 전기 자동차 팩 방전 시 잔류전력 회수 시스템 개발
ㅇ 전기 자동차용 폐이차전지(각형, 원통형 등) 해체 자동화 시스템 개발
- 고전압 전지(400V~ 800V 이상) 자동화 해체작업 안정성 확보 기술개발
ㅇ 폐이차전지 파쇄 시 모니터링 적용 셀·모듈 단위 파쇄기 개발
- 센서(온도, 습도, 유증기 측정) 결합형으로 내구성과 안전성이 향상된 파쇄기 개발
- 상태감시가 가능한 관로 모니터링 결합형 파쇄기 개발
- 폐이차전지 모듈(2~30kg) 단위 파쇄기 적용 테스트
ㅇ 유가자원 분리 회수 기술 개발
- 플라스틱 및 유가금속(코발트, 니켈, 알루미늄 등) 분리 회수 공정 기술개발

연구결과가 상품화 된 경우 그 내용	ㅇ 연구개발 진행 중

저탄소 자원 순환을 위한 폐배터리 안전해체, 저손상 분리 양극 재제조 최적화 기술 개발

연구기관	한국건설생활환경시험연구원, 성일하이텍(주), 굿바이카㈜, 중앙대학교, ㈜민테크, KEVRA, ㈜비티에스이엔지, 한국지질자원연구원, 한국생산기술연구원

연구결과 및기대효과	□ 저탄소 자원 순환에 따른 폐배터리 내 양극 재제조를 위한 안전해체 및 폐양극 저손상 분리 최적화 기술개발
□ 안전 해체 기술 기반 폐배터리 양극 저손상 방전, 분리 기술 개발
ㅇ 다양한 전기차 배터리팩 확보 및 수급을 통한 양극 재제조 지원
ㅇ 폐배터리 안전 해체를 위한 양극 저손상 완전 방전 기술(건식/습식) 유효 인자 선정
ㅇ 배터리 상태진단을 포함한 전극손상 방지형 방전프로세스 개발
ㅇ 전기차 역설계, 스캔데이터 기반 해체성능 고도화기술
ㅇ 폐배터리 분쇄·선별 및 Direct 분리 요소 기술 개발
ㅇ 고순도 양극 분리 및 정제 공정 기술 개발
ㅇ 폐배터리 처리 단계별 특성 분석을 통한 손상 분석 고도화 및 회복 기술 설계
□ 폐배터리 양극 저손상 방전기술 및 분리, 회수 기술 최적화
ㅇ 개발기술 고도화를 위한 배터리 시료 대량확보 및 신기술 적용 배터리 확보
ㅇ 폐배터리 안전 해체를 위한 양극 저손상 완전 방전 기술(건식/습식) 고도화 및 확립
ㅇ 시스템 통합 제어 가능한 전극 손상 방지 회생형 방전기 개발
ㅇ 다량 발생되는 폐배터리의 해체공정 최소화를 위한 스마트 해체절단시스템
ㅇ 폐배터리 분쇄·선별 및 Direct 분리장치 설계 및 시운전
ㅇ 고순도 양극 재제조를 위한 정제 기술개발 및 고순도화 공정 기술 개발
ㅇ 폐배터리 처리 단계별 특성 분석을 통한 손상 방지기술 효율 증대 및 회복 기술 최적화

연구결과가 상품화 된 경우 그 내용	ㅇ 연구개발 진행 중

(수요) 다품종 EV 폐배터리팩의 재활용을 위한 인간-로봇 협업 해체 작업 기술 개발

연구기관	한국로봇융합연구원, 피엔티, 포항공과대학교, ㈜뉴로메카, 한국기계연구원, 성일하이텍(주)

연구결과 및기대효과	□ 다양한 전기자동차(EV) 폐배터리팩을 로봇이 사람과 협업하여 모듈 또는 셀 단위로 해체할 수 있는 지능형 사람-로봇 협업 해체 자동화 시스템 및 협업 작업 기술을 개발하고 성능을 검증함
□ 주 작업 대상 폐배터리팩 해체 기술 개발 및 검증
ㅇ 단위작업별 인식/작업, 로봇용 툴 기술개발
ㅇ 작업 요소별 스케쥴러 개발
ㅇ 협업 인터페이스 시스템 개발
ㅇ 가상환경을 통한 안전 및 효율성 사전 검토기술 개발
ㅇ 주 작업 대상 폐배터리팩 해체 검증
□ 폐배터리 양극 저손상 방전기술 및 분리, 회수 기술 최적화
ㅇ 다품종 폐배터리 해체를 위한 해체 시스템 보완
ㅇ 작업별 로봇 툴 및 물류 시스템 보완
ㅇ 다품종 해체작업을 위한 작업 요소 정의 확장
ㅇ 실공정 적용을 위한 협업 인터페이스 시스템 최적화
ㅇ 가상환경을 통한 안전 및 충돌예측 기술 개발
ㅇ 다품종 폐배터리팩 해체 시스템 통합 검증

연구결과가 상품화 된 경우 그 내용	ㅇ 연구개발 진행 중