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[궁금한 THE 이야기] ⑥ 이제는 순환경제 시대, 다 쓴 배터리도 돈이 된다?!

궁금한 THE 이야기 - 2차전지(Secondary Battery) 6편

[궁금한 THE 이야기] ⑥ 이제는 순환경제 시대, 다 쓴 배터리도 돈이 된다?!

2023/02/01

궁금한 THE 이야기 '이차전지'편 이라고 쓰인 제목 주변에 자동차, 그린에너지 관련 일러스트가 그려져 있다. 그 아래 제 6장 이제는 순환경제 시대, 다 쓴 배터리도 돈이 된다?! 라는 제목이 쓰여져 있다.

모든 사물이 배터리로 움직이는 사물배터리(BoT) 시대가 도래했다. IT 산업을 시작으로 ESS, 전기자동차까지
그 영역을 빠르게 넓혀가고 있는 배터리 시장은 탄소중립 사회로의 전환을 통해 더욱 빠르게 성장하고 있다.
미래 에너지 산업의 핵심이 되는 2차전지에 대한 모든 궁금증을 <궁금한 THE 이야기> 연재를 통해 자세히 풀어낸다.

전 세계가 탄소중립 조기달성을 위해 전기차 보급 확대에 주력하고 있다. 월스트리트저널이 자동차 시장조사업체 LMC 오토모티브 연구를 인용해 전한 통계에 따르면, 지난해 전기차 글로벌 판매가 약 780만 대에 달한다고 한다. 다시 말해 전 세계에 팔린 신차 10대 중 1대는 전기차였던 것이다. 전기차 보급대수는 내연기관 완전 퇴출이 본격적으로 시행되는 2030년을 기준으로 기하급수적으로 늘어날 전망이다.

하지만 전기차 판매량이 증가하는 것은 곧 전기차에서 배출되는 ‘사용 후 배터리’ 즉, 폐배터리도 함께 늘어난다는 것을 뜻한다. 폐배터리는 외부 노출 시 화재나 폭발 위험이 있고, 매립이나 소각 시에도 환경오염 악화로 이어질 수 있어 처리 문제가 대두되고 있다. 또한 배터리 제조에 필요한 리튬, 니켈 등 원재료 가격이 인상되는 상황에서 폐배터리 내 포함된 고가의 희유금속을 추출 및 재활용한다면 순환경제 차원에서 환경적 가치와 경제적 가치를 동시에 창출할 수 있다.

l 배터리 순환경제의 필요성

배터리 순환경제는 폐배터리 내 금속을 추출해 신규 배터리 제조에 활용 또는 판매하거나 폐배터리를 기존 용도가 아닌 다른 용도로 재사용함으로써 지속가능성을 추구하는 친환경 경제 모델이다. 배터리 순환경제의 이점은 크게 세 가지다. △폐배터리 산업 활성화를 통한 경제적 이익과 고용 창출 △배터리 제조비용 절감 및 공급망의 안정성 상승 △이산화탄소 배출량 감축이다.

폐배터리가 각광받는 이유 제목 아래에 전기차 일러스트와 재활용 표기가 함께 그려진 이미지가 가운데에 위치해있고 좌측에는 환경 보호 효과 채취도니 자원 재활용으로 온실가스 약 90% 감소 우측에는 자원 활용도 상승 도심에 버려진 자원 활용으로 제조 비용 절감이라고 쓰여져 있다.

배터리 재활용 산업이 활성화되면 중국 등 배터리 자원보유국에 대한 의존도를 낮출 수 있고 국내 배터리 공급망 선순환에도 긍정적인 영향을 끼친다. 배터리 원자재 채굴 및 정제 과정에서 온실가스 발생을 피할 수 없는데, 배터리의 순환형 생태계를 구축하면 환경오염을 최소화하면서 자원에 대한 접근성을 높일 수 있다.

좌측에는 국내 폐배터리 배출량 추이 전망과 관련된 꺾은선 그래프가 그려져 있다. 단위는 개수로, 2021년 440 2023년 2355 2025년 8321 2027년 2만 9508 2029년 7만 8981로 상승곡선을 나타내고 있으며 하단에 자료 출처 한국환경정책·평가연구원이 쓰여져 있다. 그 옆에 글로벌 전기차 폐배터리 재활용 시장 규모 관련 막대그래프가 그려져 있다. 단위는 원으로, 2020년 4000억 2023년 7000억 2025년 3조 2030년 12조 2040년 87조 상승세를 나타내고 있으며 하단에 자료 SNE 리서치라고 쓰여져 있다.

국내 전기차 폐배터리 배출량은 2029년 기준 약 80,000개에 이를 것으로 예상되며, 글로벌 전기차용 배터리 재활용 시장 규모는 2020년 약 4,000억 원에서 2025년 3조 원으로 연평균 47% 성장한 뒤 2030년 12조 원, 2040년 87조 원으로 연평균 26%의 성장세를 보일 것으로 전망하고 있다.

EU 배터리 규제안 주요내용으로 첫번째는 배터리 일러스트가 그려져 있으며 그 옆에 배터리 주재료 재사용 금속 채굴 과정에서 벌어지는 인권 및 환경문제를 최소화하고, 배터리 주재료의 일정 비율 이상을 재활용 원료로 사용해야 한다. 라고 쓰여있고 두번째는 탄소발자국 관련 일러스트와 함께 배터리 탄소발자국* 공개 EU 시장에 출시된 모든 배터리는 2024년부터 탄소발자국을 공개해야 한다. 또한, 2027년부터 탄소발자국 상한선을 넘으면 EU 내 판매할 수 없도록 할 방침이다. 라고 쓰여있고 마지막 분리수건통 일러스트와 함께 폐배터리 수거 비율 상향 재활용 비율을 높이기 위해 폐배터리 수거 비율을 높일 계획이다. ('20년 45% → '25년 65% → '30년 70%) *탄소발자국(CARBON FOOTPRINT) : 개인 또는 기업, 국가 등의 단체가 활동이나 상품을 생산하고 소비하는 전체 과정을 통해 발생시키는 온실가스, 특히 이산화탄소의 총량을 의미한다. 라고 쓰여있다. 우측 하단에는 *자료 : 유럽연합 의회, KOTRA, PWC 라고 쓰여 있다.

반면, 급증하는 폐배터리에 대한 수거 및 재활용 방안에 대해서는 제대로 정비되어 있지 않은 실정이다. 이를 규제하기 위해 유럽은 오래전부터 적극적으로 전기차 도입을 해온 만큼, 현 상황에 맞게 개정된 ‘EU 배터리 규제안*’을 내놓기도 했다. 이번 규제안은 아직 의무조항은 아니지만 추후 각국의 동의를 얻어 의무화할 예정이며. 앞으로 발생될 폐배터리를 국가 차원에서의 재활용·재사용 확대 기반을 마련할 것으로 기대되고 있다.
*EU 배터리 규제안이란? 기존 2006년에 발표한 EU 배터리 지침이 잘 시행되고 있는지 자체적으로 평가해 현 폐배터리 상황에 맞게 개정한 것을 말한다.

l 폐배터리 처리방식, 재활용(Recycle) VS 재사용(Reuse)

폐배터리 재사용(Reuse)와 폐배터리 재활용(Recycle)을 각각 정의, 주요 대상 배터리, 기대효과, 비즈니스 모델 부분에서 비교한 표이다. 폐배터리 재사용 정의는 폐배터리를 셀 단위에서 분해하여 희유금속을 추출 및 재활용하는 방식을 말하며, 폐배터리 재활용은 폐배터리를 모듈 및 팩 단위에서 ESS(에너지저장장치) 및 UPS(무정전전원장치)로 활용하는 방식을 말한다. 재사용은 주로 소형 IT기기 폐배터리를 재활용은 주로 중, 대형 배터리(전기차 배터리 등) 대상으로 활용된다. 폐배터리 재사용을 통해 원재료 수입 대체로 인한 원재료 비용 절감을 기대할 수 있고, 24KWH 급 NCM 배터리 팩 재활용시 금속 재판매해 배터리 팩 1개당 약 600~900 달러의 매출을 기대할 수 있다. 재활용의 경우 모듈 및 셀을 해체하지 않아도 되므로 해체 과정이 안전할 뿐 아니라 추가 비용도 적게 발생한다. 재사용의 경우 벨기에의 유미코어(UMICORE), 국내 성일하이텍 등 배터리 재활용 전문 업체가 사업 영위중이며, 재활용의 경우 완성차 및 배터리 업체들이 신규 비즈니스 모델로 검토 중이다. 해당 자료의 출처는 삼정KPMC '배터리 순환경제와 전기차 폐배터리 시장의 부상이다.

폐배터리는 잔존 수명과 상태에 따라 크게 재사용(Reuse)재활용(Recycle)의 두 가지 방식으로 처리된다. 재사용은 배터리를 다른 용도의 배터리로 다시 쓰는 방식이며, 재활용은 배터리에서 니켈, 망간, 리튬 등의 소재를 회수해 새 배터리 제작에 쓰는 방식이다. 특히, 잔여 충전 성능이 낮은 경우에도 폐배터리 속 리튬이나 니켈, 코발트 등 배터리 제조 시 필요한 필수 광물을 회수할 수 있어 고부가가치 자원으로 꼽힌다. 재사용의 대표적인 사례는 ESS(전력저장장치, Energy Storage System)이다. 팩 단위로 묶인 여러 개의 폐배터리를 연결해 ESS를 구축해 전력을 저장해두고 사용하게 되면, 배터리를 새로 만들 필요 없이 전력 저장고를 구축할 수 있다. ESS로 재사용되는 배터리는 통상적으로 10년 이상 더 쓸 수 있는 것으로 알려져 있다.

l 폐배터리 리사이클링 시장 활성화를 위한 포스코의 노력

한국에서는 독자적인 기술개발이나 다양한 기업들과 리사이클링 협약 등 폐배터리 재활용 기술을 확보하기 위한 적극적인 투자로 전기차 배터리 생태계가 조성되고 있다. 대표적으로 포스코홀딩스는 2020년 12월에는 90억 원을 투자해 폴란드에 리사이클링 상공정*을 담당하는 이차전지 재활용 공장 ‘PLSC(Poland Legnica Sourcing Center)’을 세우고, 리사이클링 기술을 보유한 중국 화유코발트사와 JV(합작법인)를 통해 광양 율촌산업단지에 하공정**을 담당하는 포스코HY클린메탈을 설립해 생산역량 규모를 키우고 있다.
*상공정 : 배터리 생산과정 중 발생되는 스크랩을 수거해 분쇄하고 열처리를 거쳐 중간재인 블랙파우더를 제조한다.
**하공정: 블랙파우더에서 유가금속을 추출하는 용매추출 공정을 통해 이차전지 소재를 생산한다.

포스코HY클린메탈 리사이클링 사업 개요을 나타낸 표이다. 왼쪽의 경우 충전하고 있는 전기차 사진과 함께 전기 자동차 문구가 쓰여져 있고 그 다음은 폐배터리 속 구성요소인 금속, 알루미늄, 전극물질, 플라스틱, 구리 관련 그림과 함께 폐배터리가 쓰여져 있고, 그 다음은 폐빼터리 분쇄 공장(폐배터리 자원화) 관련 그림이 있고 아래 화살표 다음에 Black Powder(중간원료化) 문자와 함께 검은색 가루 더미가 있고 그 다음 대한민국 국가 마크와 함께 율촌산단의 리사이클링 공장이 그려져 있으며 유기금속으로 황산니켈, 황산코발트, 황산망간, 탄산리튬이 그려져 있고 마지막으로는 NEW 라는 문구와 함께 새로운 배터리 팩 그림이 그려져 있다

PLSC는 2월부터 양산에 돌입해 유럽 지역 이차전지 제조과정에서 발생하는 스크랩과 폐배터리를 수거·분쇄한 블랙파우더를 연간 약 8000톤 생산한다. 포스코HY클린메탈도 올해 1공장 가동을 통해 PLSC 등에서 공급받은 블랙파우더로 리튬과 니켈, 코발트 등 양극재 원료를 추출할 계획으로, 연간 탄산리튬 2500톤, 니켈 2500톤, 코발트 800톤을 생산 가능하다.

포스코그룹은 에너지 전환이라는 산업적, 사회적 변화 요구에 대응해 안정적인 폐배터리 확보는 물론 포스코의 미래성장과 사회적 가치를 함께 창출하고자 재활용 관련 새로운 산업생태계 구축에 힘쓰고 있다.

전기차와 배터리 산업은 미래 경쟁력 확보를 위한 가장 핵심적인 산업 중 하나이다. 국내 폐배터리 재활용 시장은 산업 초기 단계로 시장 활성화를 위해서는 △폐배터리의 명확한 기준 설정 △배터리 이력 관리 △회수 인프라 구축 및 세제 지원 △재활용 단계별 국가표준 제정 등 아직 해결해야 할 과제들이 많다. 유럽을 필두로 2030년부터 이차전지 재활용 원료 사용이 의무화되기 때문에 앞으로 배터리 재활용 시장은 더욱 성장할 것으로 전망되는 만큼, 폐배터리 선점 및 재활용 기술 경쟁력을 확보할 수 있도록 활발한 논의와 지원이 필요한 시점이다.

기업시민 포스코 Green With POSCO 함께 환경을 지키는 회사 / Together / Green / Life / Community / 우측 손 위에 새싹이 자라는 일러스트 이미지.

포스코그룹이 2030 부산세계박람회 유치를 응원합니다 라고 쓰인 파란색 배경의 응원배너이다.

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