자료 : Li-Cycle
국내외 산업 정보를 조사, 분석해 유망 분야를 발굴, 관련 기업에 서비스하는 산업정보를 제공하고 있는 IRS Global이 최근 발표한 'ESG와 순환경제 대응, 국내외 유망 폐기물산업 시장 동향과 사업화 전략' 보고서에서 폐배터리의 세계적 재활용 동향 및 주요 사례를 언급했다.
보고서에 따르면 "세계 각지에서 수요가 증가하고 있는 전기자동차(EV)가 2030년경에는 신차 판매 대수에서 휘발유ㆍ디젤 자동차를 뛰어넘을 것"이라고 전망하면서, ‘친환경’이라는 이미지를 가진 EV는 사실 탑재된 배터리의 폐기 문제를 아직 해결하지 못한 실정이다. 2030년경부터는 대량의 배터리가 폐기될 예정이라서, 자동차 회사마다 배터리 재활용에 의한 지속 가능한 제조 사이클을 구축하는 것이 급선무"라고 전했다.
또한 보고서는 "현재의 전기자동차에 꼭 필요한 리튬이온전지에는 코발트 등의 광물이 사용되며, 채굴 등의 과정에서 다양한 문제를 안고 있다"며 "지속 가능한 전지 산업을 구축하려면, 재이용을 도입하는 순환 시스템이 필요하다"고 강조했다.
아래는 보고서 주요내용의 전문이다.
1. 재이용 중요성
배터리는 현재, 대부분 산업 폐기물로서 처리되고 있는 실정이다. 귀중한 희토류가 낭비되고 있는 이상, 채굴할 때에는 온실가스를 배출하기 때문에 환경을 파괴하게 된다. EV 시장을 지속 가능하게 만들려면, 코발트나 리튬을 대신할 대체 재료를 개발하거나 폐기 배터리를 재활용, 재이용해야 한다.
리튬이온 배터리를 재이용하는 확립된 방법들이 다양하게 존재하지만, 동시에 기술, 경제, 물류, 규제 등의 분야에서는 해결해야 하는 과제들을 안고 있다. 이러한 배터리의 재이용에 관한 과제와 기회에 대해 살펴보고자 한다. 본 절에서는 배터리 재이용의 현재 상황을 대략적으로 살펴보면서, 배터리용 원료의 순환 구조를 만들고 리튬이온 전지의 지속 가능한 가격 연쇄를 구축하는 부분에 초점을 맞추고 있다.
2. 배터리의 수명
배터리는 중간에 재이용되는가에 관계없이, 결국에는 모두 재이용되거나 폐기된다. 부적절한 쓰레기 폐기가 환경에 미치는 악영향을 줄이거나 원료를 회수하거나 가공되지 않은 원료를 통해 이익을 얻기 위해서는, 재이용 기회와 그 장벽을 이해해야 한다.
리튬이나 알루미늄은 보통 이러한 과정에서 소실되며, 슬러그라 불리는 폐품으로 내보내진다. 리튬은 어느 정도 재처리를 하여 회수할 수 있다. 하지만 현재의 제련 설비는 고가이며 에너지 소비도 매우 커서 유독한 불소 배출물을 처리해야 하기 때문에, 원료 회수율은 비교적 낮은 수준에 머물러 있다.
3. 배터리의 재활용
수명을 다한 배터리에게 제2의 인생을 부여하는 것은 배터리 제조사와 차량 제조사가 EV를 더욱 저렴한 가격으로 만들고, 이익을 증가시킬 수 있는 매력적인 기회이다. 재이용함으로써 배터리의 수명도 증가하게 되고, 한 곳에 고정된 배터리를 다른 장소로 이동(시켜 재이용)할 수도 있어, 배터리 생산으로 인한 악영향을 전체적으로 줄일 수 있다.
4. 중요한 광물의 회수
럼 리튬이온전지는 주로 회수하여 새로운 배터리로 사용할 수 있는 희소 광물로 구성되어 있어, 생산비용을 낮출 수 있다. 현재의 리튬이온전지의 거의 절반에 가까운 비용은 광물의 비용이다.
배터리 양극에 사용되는 가장 고가의 원료 3가지(코발트, 니켈, 리튬)의 비용은 매우 쉽게 변동되며, 1년에 300%나 차이가 생기기도 한다. 그런데도 과거 10년 사이 전기자동차용 배터리의 가격은 전체적으로 90% 이상 낮아졌다. 더욱이 희소 광물의 재이용과 회수는 쓰레기 처리장으로 가는 원료의 양을 줄여준다.
미래의 배터리 산업에 있어 중요하며 환경적으로도 바람직한 자원이 된다. 사용하는 원료의 내용과 그 가치가 균형을 이루면, 최적화된 양극의 재이용이 이익을 낳는 잠재성을 가진다는 연구도 존재한다. 그리고 더욱 중요한 것은, 재이용은 가공되지 않은 원료에서 양극 화합물을 생산하는 것보다 비용 경쟁력을 가지며, 환경적으로도 바람직하다는 점이다.
패러데이 연구소의 개빈 하퍼 연구원은 아직 개발의 초기 단계이긴 하지만, 이러한 접근방식으로 배터리 안의 더 많은 물질을 회수하여, 더욱 가치 있는 최종 생성물을 얻을 수 있지 않을까 하고 기대한다고 밝힌 바 있다.
5. 주요 사례
현재의 하이브리드 자동차가 시판된 것은 1997년이었으며, EV의 대명사인 ‘테슬라’가 양산되게 된 것은 2008년이었다. 현재 거리를 주행하고 있는 EV는 전성기를 맞았지만, 앞으로 5년만 지나면 ‘은퇴’할 시기를 맞이하게 되는 차들도 많다.
국제에너지기구(IEA)에 따르면, 향후 10년간 EV의 판매 대수는 800% 증가할 것이기 때문에, 장기적으로도 폐기 배터리의 해일이 밀려올 것으로 예상된다.
이러한 미래 예측으로 인해, 북미의 스타트업 기업들 사이에서는 이미 EV 배터리의 재활용을 위한 과감한 도전을 펼치고 있다.