폐배터리 재활용은 횟수 제한 없이 재사용이 가능해서 자원을 아끼고 환경보호에 좋은 대책이다. 미래 먹거리인 폐배터리 재활용 분야에서 성일하이텍의 기술이 뛰어나다. 그리고 미국의 인플레이션감축법(IRA)에 폐배터리산업 인센티브가 있어 탄소배출 감축에 이롭다.
작가소개
안녕하세요. 환경운동하는 작가 에코eco입니다. 하나뿐인 소중한 지구를 어떻게 하면 더 푸르고 맑게 지속가능하게 하는지 관련 환경기술과 환경활동을 소개하고 있어요. 일상의 크고 작은 실천으로 여러분도 환경에 기여하고 있습니다.
이 블로그를 읽다 보면지속가능한 지구가 이렇게 가능하구나를 알 수 있어요. 이번 글은 수명이 다한 전기차 배터리를 재활용해서 탄소배출을 줄이고 환경에 기여하는 성일하이텍과 미국 인플레이션감축법에 들어있는 폐배터리산업 인센티브를 다룹니다.
1. 전기차 시장의 폭발적 성장과 폐배터리 산업 전망
전기차 시장이 전 세계적으로 큰 폭으로 성장했다. 2022년만 해도 결제를 완료해도 3년이나 지나야 인도받는 지경이었다. 전기차의 리튬 배터리 교체주기는 10년이다.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1682-5
전기차가 2010년 판매시작한 지 10여 년이 지나면서 수명이 다한 배터리가 쏟아져 나온다. 전기차의 배터리는 차체의 바닥전체에 넓게 자리하며 전기차 가격의 절반이 배터리가격이다.
한국자동차산업협회의 ‘주요국 전기동력차 보급현황 분석’에 의하면 2021년 전 세계에 판매된 전기차는 대략 670만대이고 2022년에는 802만대를 기록했다. 이는 전년대비 68% 성장률이다.
퓨처모빌리티 연구소의 권용주 소장은 2050년 탄소중립(넷제로)을 달성하기 위해 1년간 전세계에 판매되는 자동차 9천만 대 중에 7천만 대가 전기차여야 한다는 추산을 했다.
여느 자원이 그렇듯이 배터리에 쓰이는 리튬매장량도 유한하다. 더구나 리튬채굴은 물 소비량이 크고 주변의 지하수와 상수원을 오염시킨다. 이러한 리튬이 매장된 지역의 주민들은 광산회사가 들어오는 것을 거부하는 실정이다.
리튬을 대체하는 배터리 원료를 연구하는 연구소들이 있다. 전고체 전지나 알루미늄전지를 예로 들 수 있다. 국내 자동차업계 전문가들이 이 문제에 대한 해답을 내놨다. 바로 폐배터리 재활용이다.
https://dream.kotra.or.kr/kotranews/cms/news/actionKotraBoardDetail.do?SITE_NO=3&MENU_ID=180&CONTENTS_NO=1&bbsGbn=243&bbsSn=243&pNttSn=199848
이에 따라 폐배터리 재활용 산업이 주목받고 있다. 테슬라 자동차가 1세대 전기차 모델인 ‘테슬라 S’를 출시하며 전기차 상용화에 불을 지핀 지 10여 년이 지났다. 배터리 수명이 다되어 폐배터리가 본격적으로 나오고 있다.
시장조사 전문업체 SNE 리서치는 전기차 폐배터리 산업은 향후 20년간 290배로 속도로 빠르게 성장한다고 예측했다. 2022년 16만 대로 시작해서 2025년에는 54만 대 2030년 414만 대 2040년 4636만 대까지 급격하게 증가한다.
이는 전기차의 상용화 시기와 밀접한 관련이 있다. 전기차는 배터리 잔존 수명이 70~80% 수준으로 떨어지면 교체해야 하고 교체되기까지 7년~10년이 걸린다.
2. 폐배터리 재활용산업 유형과 폐배터리산업의 이점
폐배터리 재활용 방법은 두 가지이다. 재사용과 재활용이다. 재사용은 잔존 수명이 70%~80% 로 떨어진 배터리를 쪼개 소용량 에너지저장시스템(ESS)을 만드는 것이다.
반면에 재활용 잔존수명이 훨씬 더 낮은 30~40%의 배터리에서 리튬, 망간, 코발트, 니켈 등 핵심 원재료를 추출해서 새로운 배터리를 제작하는 것이다.
폐배터리 산업은 환경오염을 최소화한다. 또한 전기차의 절반을 차지하는 배터리의 가격경쟁력을 높인다. 업계는 이전에도 이 두가지 장점을 주목했고 최근에는 원자재값 급상승과 환경에 대한 인식이 높아져서 재활용·재사용의 중요성이 더 커지고 있다.
3. 미국 인플레이션감축법(IRA)과 폐배터리 산업
미국 조 바이든 행정부는 인플레이션 감축법 IRA를 시행한다. 2023년부터 중국 원재료 및 소재부품장비를 60% 이상 포함한 배터리에 대해 전기차 1대당 최대 3750달러(=515만 원) 보조금을 대주지 않는다.
이로 인해 전기차에 대한 공급망 재편이 본격화되면서 배터리 재활용 시장 성장에 가속도가 붙고 있다. 폐배터리를 수거해 미국현지에서 광물을 추출하면 ‘미국산’으로 분류된다. 배터리 재활용이 중국을 제외한 현지에서 소재를 조달하는 방법 중 하나가 되는 셈이다.
배터리 관련한 광물가격이 치솟는 점도 재활용 시장이 달아오르는 원인이다. 니켈과 리튬, 코발트와 흑연 등 은 특정국가에 대한 의존도가 큰 상황이다.
4. 한국 성일하이텍과 새빗켐
한국무역협회의 따르면 한국의 리튬, 코발트 등 배터리 핵심 원재료는 중국산이 80%가 넘는다. 성일하이텍은 국내 최대의 유일한 폐배터리 업체이다. 전처리(해체와 파쇄)와 후처리(원재료 추출) 기술을 모두 보유하고 있다. 성일하이텍은 삼성물산과 삼성 SDI가 주거래처다.
국내기업 세빗켐은 폐배터리 전구체복합액 생산업체이다. 폐배터리를 활용해서 전구체 복합액 생산에 주력한다. 전구체는 어떤 화학반을 통해 A라는 물질을 만들 때, 최종 물질인 A가 되기 바로 이전단계의 물질을 의미한다.
전구체(precursor)는 배터리의 양극재(양극과 음극의 재료)를 만드는 기초재료이다. 즉 전구체는 양극재가 되기 이전, 양극재의 원료가 되는 물질이다. 전구체에는 주로 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 등이 합쳐진다. 여기에 리튬을 더하면 비로소 양극재가 된다.
같은 양극재라도 제조방식이 다양하다. 전구체는 폭발하기 쉬워서 안정성을 높이는 기술이 연구되고 있다. 게다가 전구체는 양극재 원가의 70%를 차지할 정도로 배터리 제조에서 비중이 크다. 수입의존도를 줄이고 공급안정화가 절실하다.
세빗켐의 주거래처는 LG화학이다. 폐배터리 산업에 대기업인 SK이노베이션, POSCO홀딩스, GS건설, 고려아연 등이 관련사업에 시동을 걸고 있다.
5. 중국의 폐배터리 산업
전 세계에서 생산되는 전기차의 절반이 중국에서 판매된다. 그만큼 폐배터리 산업에 적극적이다. 전 세계에서 재사용, 재활용 기술이 상용화 단계에 접어든 기업이 5곳인데 이중 중국 기업이 3곳이다.
GEM, 회유코발트, CATL이 중국업체다. 한국 성일하이텍과 벨기에 유미코어(Umicore)가 나머지 2곳이다. 현재로서는 어떤 나라의 어떤 기업도 폐배터리 시장에서 우위를 점하고 있지 않다.
대림대 김필수 미래자동차학부 교수는 5년 ~ 10년 내 시장점유 경쟁이 본격화된다고 전망한다. 이에 따라 국내기업은 발 빠르게 대처해야 한다. 미국이 폐배터리시장 상황을 모를 리 없고 테슬라도 대처하고 있다.
(참조 BatteryInside, Nature, BBC news, Advancedenergy)
함께 읽으면 좋은 글
환경문제와 자원문제가 코로나19 대유행과 우크라이나 전쟁이 연이어 닥치니 발등에 떨어진 불이다. 전기차는 매연이 안나오는 친환경 산업으로 환영받고 있다. 전기차의 배터리는 수명이 있고 이를 폐기하지 않고 재활용하는 산업이 주목받고 있다.
친환경을 기치로 내세운 전기차 시장이 폭발적으로 성장하고 있다. 수명이 다한 전기차 배터리를 재활용하고 재사용하는 폐배터리 산업이 커지고 있다. 한국에는 성일하이텍이 있다. 미국의 인플레이션감축법이 폐배터리시장의 성장을 가속화하고 있다.
