'21세기 하얀 석유'로 불리는 리튬을 차지하기 위한 기업들의 경쟁이 뜨겁다. 해외 기업들은 물론 국내 기업들도 리튬 확보를 위해 전 세계 곳곳을 찾아 종횡무진 중이다.

리튬은 2차전지 양극재의 핵심 소재로, 2차전지 원가의 약 40%를 차지하는 고체 원소다. 다른 원료로 대체하기 어려운데다 최근 전 세계적으로 전기차 상용화에 시동이 걸리면서 품귀현상이 심화하고 있다.

앞으로도 리튬을 확보하려는 기업들의 움직임이 더욱 치열해질 것으로 예상되는 가운데, 버려지는 배터리에서 리튬을 재활용할 수 있는 신기술을 개발한 스타트업이 있어 주목된다.

미세조류의 생광물화 기능을 이용해 폐배터리의 재활용 과정 중 나오는 폐액에서 리튬을 회수할 수 있는 친환경 기술을 보유한 스타트업 '그린미네랄'의 이야기다.

유전자 조작으로 탄생한 클로렐라, 리튬 내뱉고 CO2 먹는다

사명만 놓고 보면 건강기능식품 기업 같지만 그린미네랄은 클로렐라 유전자 조작 방식과 균주, 대량 배양 방법에 관한 기술 경쟁력을 바탕으로 유전자를 조작해 금속 추출을 더욱 잘하는 새로운 클로렐라를 만들었다.

이 클로렐라는 세포 안으로 리튬을 흡수한 뒤 리튬탄산염 형태로 뱉어내는 행위를 반복한다. 그린미네랄이 배양한 클로렐라를 리튬 폐액에 넣으면 잔류 리튬을 최대 70%까지 회수할 수 있다는 설명이다.

이 같은 뛰어난 기술력은 창업자의 전문성에서 기인한다. 그린미네랄은 정광환 서강대 생명과학과 교수가 포스코그룹의 스타트업 육성 프로그램 포스코IMP(아이디어 마켓 플레이스)의 대상에 선정되면서 2021년 6월 창업했다.

특히 선배 창업자 출신이자 분자신경생물학 전문가인 같은 대학 이호석 생명과학과 교수를 최고운영책임자(COO)로 영입하면서 기술과 경영의 전문성을 더했다. 이호석 COO는 2013년 미국에서 신경 센서 기술을 기반으로 하는 스타트업을 공동 창업했던 경험이 있다.
투자사들 "글로벌에서도 그린미네랄 같은 기술은 부재"

그린미네랄은 최근 50억원 규모의 시리즈A 브릿지 투자를 유치했다. 투자는 임팩트 투자사인 디쓰리쥬빌리파트너스가 리드하고 GS벤처스, 대교인베스트먼트, 미래에셋캐피탈, 캐피탈원 주식회사가 신규 투자사로 참여했다.

투자사들은 하얀 석유를 친환경적으로 캐는 그린미네랄의 기술력과 창업팀의 전문성에 반했다. 정원식 디쓰리쥬빌리파트너스 심사역은 "임팩트 투자와 기후 기술 투자의 관점에서 리튬 재활용 시장을 지켜보던 중 그린미네랄을 만났다"고 했다.

정원식 심사역은 "리튬 생산·재활용 과정에서 저농도 리튬은 회수되지 못한 채 물에 버려진다. 리튬 광석에서 생산하면 10~20%, 리튬배터리 재활용 시 30% 이상을 기존 방식들로는 회수 못 하지만 그린미네랄은 이런 병목을 유니크한 기술로 해결했다"고 말했다.

이어 "지금은 랩(연구실) 스케일까지 증명해냈지만 이번 투자를 통해 500L 파일럿 스케일까지 증명해내면 글로벌 시장에서 큰 관심을 불러일으킬 회사가 될 것"이라며 "리튬 추가회수로 경제성은 물론 이산화탄소까지 흡수해 탄소중립에도 기여한다"고 덧붙였다.

시장의 확장 가능성에 대해선 "먼저 타겟하는 리튬 광석 생산 시장에 본격 진출하고 추가 기술 개발을 통해 리튬 배터리 재활용과 리튬 염호 생산 시장, 더 나아가 클로렐라 생광물화를 활용한 다른 주요 광물 추출 시장까지 확장 가능하다"고 전망했다.

그는 "글로벌 시장에서 그린미네랄처럼 낮은 농도의 잔류리튬 문제를 해결한 곳은 없는 것으로 파악된다. 클로렐라를 활용한 생광물화와 같은 생물학적인 방식은 더 찾아보기 힘들다"며 그린미네랄의 차별화된 경쟁력에 높은 점수를 줬다.
기존 폐배터리 재활용 기업들과 경쟁 아닌 '상생' 가능

김봉수 대교인베스트먼트 선임팀장은 "그린미네랄은 생광물화 기전이 가능한 클로렐라 균주와 배양액 조건을 찾아냈다. 방사선이 발생하는 악조건 속에서도 클로렐라가 스트론튬과 세슘을 탄산스트론튬·탄산세슘으로 추출하는데 성공했다"고 말했다.

이어 "리튬은 스트론튬·세슘 같은 방사선 물질이 아니므로 훨씬 더 유리한 조건"이라며 "유전자 처리로 슈퍼 미세조류를 생성하고 이를 이용해 생광물화 및 유가금속을 추출하는 그린미네랄의 노하우와 실력은 매우 우수하다"고 했다.

김 팀장은 그린미네랄의 사업모델이 기존 폐배터리 재활용 기업들과 경쟁 관계에 놓인다거나 이들의 이권을 빼앗는 구조가 아니기 때문에 향후 사업화 시 과도한 출혈경쟁에 따른 리스크가 낮을 것으로 판단했다.

이에 따라 그린미네랄이 선제적으로 사업화에 성공하면 다른 기업들과 구분되는 비즈니스 모델로서 선점효과를 일으킬 뿐만 아니라 시장지배력도 확대할 수 있을 것이란 전망이다.

그는 "기존 폐배터리 재활용 기업들이 회수하지 못하던 나머지 리튬을 회수하는 것을 메인 비즈니스로 삼는 기업은 없는 것으로 조사된다"며 "미생물을 이용해 폐배터리나 광석에서 리튬을 회수하는 사업을 하는 기업도 없는 상황"이라고 했다.

'친환경' 측면에서도 그린미네랄의 기술력을 높게 평가했다. 김 팀장은 "클로렐라는 이산화탄소를 먹이로 성장하는 미세조류다. 그린미네랄의 방식은 이산화탄소를 줄이는 매우 큰 장점이 있다"며 "이는 ESG와 넷제로(Net Zero) 시대의 메가 트렌드에 부합한다"고 강조했다.
중공업 공장에도 적용 가능한 규모로 확장

윤세현 GS벤처스 심사역은 "아직은 실험실 스케일에서 입증된 단계로 이번 투자를 통해 파이럿 스케일에서 스케일업 가능성을 본격적으로 판단할 수 있을 것"이라며 "급성장하는 리튬 소재와 재활용 시장에서 니치마켓(틈새시장)을 확보할 것"이라고 기대했다.

그린미네랄은 창업 당시 비커(0.2L) 수준에서 시작해 지금은 100L 규모에서 유전자 변형된 클로렐라를 배양하는데 성공한 상태다. 배양에 소요되는 시간도 3주일 이상에서 10일 수준으로 크게 단축했다.

다양한 배지와 배양조건을 변경해가며 최적의 배양조건을 찾아낸 만큼 향후 1000L, 1만L급 이상으로 배양 규모를 키우면서 대량생산을 하는 것도 충분히 가능할 것으로 투자사들은 전망했다.

그린미네랄은 이번 투자금을 바탕으로 리튬 추출 공정을 스케일업하기 위한 파일롯 설비를 증설할 계획이다. 우선 500L 스케일까지 증명한 뒤 사업 확장을 통해 전기차 폐배터리 재활용이 가능한 규모부터 중공업 공장에 적용할 수 있는 규모까지 확장하는 것이 목표다.

정광환 그린미네랄 대표는 "낮은 농도의 폐액에서 클로렐라를 활용하는 것은 유일한 경제적 방식이고 친환경 기술이다. 이 같은 리튬 재회수 방식은 코발트, 니켈 등 다른 중금속으로도 확장이 가능하다"고 했다.

그러면서 "클로렐라를 활용하는 방식은 탄소 저감에도 기여한다"며 "리튬 추출의 새로운 패러다임을 여는 친환경적인 방법의 공정개발을 통해 전 세계 리튬 시장에서 글로벌 회사로 발돋움하겠다"고 덧붙였다.



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