전기차 시대에 주목받는 '폐배터리 재활용' 산업 - 2040년 233조 원 규모 전망

출처 : 인베스트 뉴스

최미래 기자

입력 2024.03.06 22:06

 

배터리 순환경제는 배터리 라이프 사이클에 기반해 지속가능성을 추구하는 친환경 경제모델로, 크게 배터리 내 희귀금속을 추출해 신규 배터리 제조에 활용하거나 타 산업에 판매하는 '폐배터리 재활용'(Recycling)과 배터리 팩 일부를 개조 또는 기존 형태 그대로 기존과 다른 용도로 활용하는 '폐배터리 재사용'(Reuse) 두 가지 시장으로 구분된다.essrecycle

이 중에서도 국내 기업들이 주목하고 있는 건 '폐배터리 재활용' 시장이다. 폐배터리 재활용을 통해 배터리 경쟁력을 강화하고 경제성을 확보하는 동시에 환경개선 효과도 기대할 수 있어서다.

우리나라는 배터리 핵심 광물인 리튬·니켈·코발트·망간 등의 대부분을 해외에서 수입하고 있는데, 폐배터리에서 이러한 희소금속을 추출해 활용하면 해외 의존도를 크게 줄이고 경쟁력을 강화할 수 있다. 전국경제인연합회에 따르면 배터리 핵심 광물에 대한 우리나라의 해외 의존도는 2022년 기준 80%가 넘는다.

또한 폐배터리 재활용 시 천연광물 상태에서의 공정보다 정제 및 생산비용을 절감해 수익성을 향상시킬 수 있다. 업계에 따르면 재활용 배터리는 신제품 대비 최대 50%의 가격 경쟁력을 보유하고 있다.

이러한 이점들은 폐배터리 재활용 시장의 성장을 견인하는 요소로 작용하고 있다. SNE리서치는 글로벌 폐배터리 재활용 시장이 2030년 535억 6,900만 달러(약 72조), 2035년 955억 5,900만 달러(약 128조)를 돌파한 뒤, 2040년에는 1,741억 2,000만 달러(약 233조 원) 규모에 달할 것으로 전망했다.

다만 국내는 물론 유럽연합(EU), 중국, 미국 등에서 폐배터리 재활용이 아직 폐기물로 관리되고 있다는 점은 산업 발전의 걸림돌이 되고 있다. 재사용은 셀을 파쇄하지 않고 그대로 사용해 유해물질 누출 위험이 없지만, 재활용은 운반 및 재활용 과정에서 유해화학물질이 누출될 수 있어 수출 제한 등 여러 규제가 따르고 있다.

이에 대해 환경부는 "재활용업계의 건의에 따라 블랙파우더를 재활용 제품으로 인정하기 위한 품질기준을 올해 초까지 마련할 예정이다"라며 "폐배터리가 재활용 제품으로 인정되면 각종 폐기물에 대한 규제가 면제됨에 따라 폐배터리 재활용 산업이 활성화될 것으로 기대된다"라고 밝혔다.

블랙파우더는 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등의 희소금속이 포함돼 있는 검은색 분말로, 폐배터리를 물리적으로 분쇄한 후 선별, 건조 등의 과정을 거쳐 생산된다.essrecycle

 

[주요국들의 폐배터리 정책]
EU·중국 등 폐배터리 재활용 활성화 정책 적극 추진 중... EU, 2031년 핵심광물 재활용 목표 95%
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전 세계 주요국들이 탄소중립과 순환경제를 위한 규제 강화에 나서면서 배터리 재활용 활성화에 대한 정책도 적극적으로 추진하고 있다. 이러한 정책들은 폐배터리 재활용 산업 발전의 원동력으로 작용하고 있다.

◆유럽

유럽은 전기차 배터리를 포함한 모든 배터리의 재활용 촉진을 위한 법적 근거를 마련하는 데 초점을 맞추고 있다.

2020년 12월, EU집행위원회는 '유럽 배터리 및 폐배터리 규정'을 제안했다. 일명 지속가능한 배터리법이라 불리는 이 법안은 2006년 제정된 기존 배터리 지침을 강화한 것으로, 전기차 배터리 생산에 사용되는 핵심 원료인 리튬과 코발트 등의 재활용을 의무화하고 배터리 순환경제와 환경영향 요건을 구체화했다.

주요 내용으로는 △탄소발자국(제품의 수명주기 동안 탄소배출량 측정) 신고 의무화 및 등급 설정 △폐배터리 수거 및 원자재 회수 목표 설정 △새 배터리의 재활용 원료 사용 의무화 △원자재 채굴 및 제조과정에서 사회·환경적 리스크를 최소화하기 위한 실사 강화 △배터리 여권 및 라벨링을 통한 소비자 정보 제공 등이 포함됐다.

이후 유럽의회는 EU집행위가 초안을 발의한 지 약 3년 만인 지난해 6월 14일 본회의를 통해 지속가능한 배터리법을 승인하고, 같은 해 8월 17일 해당 법안을 발효했다.

이를 통해 EU는 원료 광종별 재활용(추출) 달성 목표를 제시했다. EU는 2027년까지 폐배터리 내의 코발트·구리·납·니켈의 90%, 리튬의 50%를 의무적으로 수거하도록 규정했으며, 2031년까지는 이 비율을 각각 95%, 80%로 확대하기로 했다.

재활용 장려를 위해 원료사용 최소비율도 설정했다. 2031년 8월 18일부터 적용될 비율은 코발트 16%, 납 85%, 리튬 6%, 니켈 6%이며, 2036년 8월 18일부터 적용될 비율은 코발트 26%, 납 85%, 리튬 12%, 니켈 15%이다.

아울러 EU는 지속가능한 배터리법에 의거해 오는 2025년부터는 전기차 배터리를 포함해 모든 배터리에 대해 생산자책임재활용(EPR) 제도도 시행하기로 했다. 이에 따라 EU 회원국에 전기차 배터리를 처음 유통하는 생산자에게는 폐배터리 재활용 책임이 부과될 예정이다. 제도가 시행되면 리튬이온 배터리 생산자는 중량 대비 65%를 의무적으로 재활용해야 한다.

한편, 한국무역협회에 따르면 2025년 10만 대에 불과할 것으로 예상되는 유럽의 전기차 폐차량은 2040년 1천 만대를 초과하면서, 폐배터리 발생량(스크랩 포함)도 13만 톤에서 141만 톤으로 증가할 것으로 추정되고 있다. 이에 따른 유럽의 폐배터리 재활용 시장 규모는 2025년 6조 원에서 2030년 22조 원, 2040년 59조 원으로 연평균 증가율 25% 이상으로 성장할 것으로 분석된다.essrecycle

#EPR제도

제품 생산자에게 그 제품이나 포장재의 폐기물에 대해 일정량의 재활용 의무를 부여하는 제도로, 이를 이행하지 않으면 재활용에 소요되는 비용 이상의 '재활용 부과금'을 생산자에게 부과한다. 이때 EPR 의무를 부담하는 '생산자'는 배터리 판매를 위해 최초로 해당 배터리를 등록하는 자를 의미하는데, 이러한 생산자는 수수료를 지불하고 생산자책임기구(PRO)에 EPR 의무와 책임을 대행시킬 수도 있다. 현재 독일과 네덜란드에서 해당 제도를 활용하고 있으며, 특히 네덜란드는 이 제도를 통해 전기차 배터리 재활용률을 2020년 70%에서 2021년 83%로 크게 올리는 데 성공했다

◆중국

중국 정부는 폐배터리 산업 발전을 위한 다양한 정책과 관련 가이드라인을 지속적으로 발표하며, 2030년 탄소피크 및 2060년 탄소중립 달성(쌍탄소)을 목표로 폐배터리 재활용 촉진 정책을 적극 추진하고 있다.

2017년 2월, 중국 당국은 배터리 재활용을 원칙으로 폐배터리의 단계별 활용률 제고를 위한 '신에너지 자동차 동력 배터리 재활용 관리 방법에 대한 잠정안' 발표를 시작으로 폐배터리 재활용 시스템 및 비즈니스 모델 구축에 첫발을 내디뎠다.

2018년에는 전기차 제조업체가 배터리를 회수해 관리하는 '배터리 재활용 생산책임제'를 도입하고, 배터리 이력관리 플랫폼과 전기차 배터리의 전주기(생산·유통·회수·재활용) 모니터링 시스템, 배터리 제조사-중고차판매상-폐기물 회사 간 공통 폐배터리 회수·재판매 시스템을 구축했다.

또한 핵심소재 회수 목표치(니켈·코발트·망간 98%, 리튬 85% 등)를 설정하고, 배터리 회수를 위한 시범지역 17개를 지정해 시범사업을 진행했다.

이후 2021년에는 배터리 재활용 표준 시스템을 개선하고 폐배터리 전주기 처리 핵심기업 육성 및 폐배터리 재활용 산업 발전 촉진을 주요 골자로 한 '14차 5개년 순환 경제 발전계획'을 발표했으며, 2022년에는 '공업 에너지 절약 감독 관리 방법', '제품 재제조 관리 방법', '신에너지 차 동력 배터리 재활용 관리 방법' 등의 규칙을 제정·공포함으로써 폐배터리 재활용에 대한 체계적인 관리체계를 마련했다.

 

◆미국, 일본

그 밖에 미국과 일본 역시 배터리 재활용에 대한 중요성을 인식하고 다양한 정책을 추진하고 있다. 한국교통연구원 자료에 따르면 미국은 폐배터리 회수 및 재활용 비율을 현행 5% 미만에서 90%로 높이는 것을 목표로 2019년부터 배터리 재활용 인프라에 1,050만 달러를 투자하고 캘리포니아 등을 중심으로 EPR 제도 도입을 논의하고 있으며, 일본은 환경보호와 안정적 배터리 공급망 확보를 위해 폐배터리 재자원화를 의무화하고 있다.

[국내 정부의 폐배터리 정책]
환경부·산업부, 폐배터리 재활용 관련 규제개선 및 표준화 작업 추진essrecycle
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환경부와 산업통상자원부 등 국내 정부는 전기차 배터리에 특화된 재활용 및 회수전략을 통해 폐배터리 관련 법·제도 기반을 마련하고 기술개발에 속도를 내고 있다.

2020년 '그린뉴딜을 이끌어갈 6대 유망분야'에 전기차 배터리 관련 서비스를 포함했으며, 2021년 'K-배터리 발전전략'을 통해 폐배터리 회수체계를 마련하고, 재활용 관련 기술개발과 설비 구축을 시작했다.

이후 2022년에는 폐기물 규제면제, 안전검사 제도 마련 등 규제개선지원 방안을 구체적으로 제시하고, 지난해 6월에는 '순환경제 활성화를 통한 산업 신성장 전략'을 통해 폐배터리 재사용·재활용 기반을 마련했다.

향후 2025년에는 포항에 준공 중인 '전기차 사용후 배터리 자원순환 클러스터' 조성을 완료해 폐배터리 재활용 기술개발·실증을 지원할 예정이다.

◆환경부

환경부는 폐배터리 재활용 활성화를 위해 폐기물 관련 각종 규제개선과 업계에 대한 지원을 지속 추진하고 있다.

지난해 10월 말 환경부는 폐배터리를 순환자원으로 인정하는 '순환자원 지정 등에 관한 고시(순환자원 지정·고시제)'를 제정하고 행정예고 했다. 이에 따라 전기차 폐배터리는 순환이용의 용도, 방법 및 기준 등 세부 기준을 충족하는 경우에 한해 폐기물 규제면제 대상으로 선정됐다.

구체적인 세부 기준은 침수·화재·변형·파손 등이 없고 셀이 훼손되어 유해물질이 유출되거나 화재·폭발 등 위험이 없는 것으로, 폐배터리를 셀 단위 분해 없이 본래 성능으로 복원하여 재사용하거나, 에너지저장장치, 비상전원공급장치 등의 제품으로 재제조하는 경우 등이다.

그간 순환자원 인정제도는 순환자원 인정을 희망하는 개별 사업자가 신청하면, 유해성과 경제성 등 관련 기준을 충족하는지 검토한 뒤에 해당 폐기물에 대한 규제면제 여부를 결정하는 방식으로 운영됐으나, 올해부터 순환자원 지정·고시제가 시행되면서 개별 사업자가 별도로 신청하고 검토 결과를 기다리지 않더라도 순환자원 제도를 활용할 수 있게 됐다.

출처 환경부

또한 환경부는 경상북도와 전기차 배터리 자원순환을 위한 489억 원(국비 459억 원) 규모의 클러스터(폐배터리 자원순환 클러스터) 조성 사업도 추진하고 있다. 폐배터리 자원순환 클러스터는 연구지원단지(배터리 자원순환 연구센터, 종합정보 연구센터)와 기업집적단지(포항블루밸리 국가산업단지, 영일만 일반산업단지)로 구성되며, 2025년 상반기 준공을 목표로 하고 있다.

이를 통해 정부는 전기차 배터리 자원순환 녹색산업과 관련 기업을 육성 및 지원함으로써 국가 폐배터리 산업 활성화에 이바지한다는 계획이다. 한화진 환경부 장관은 "폐배터리 자원순환 클러스터가 본격적으로 가동되면 탄소중립, 기후 위기에 대응한 신산업 창출과 배터리 전후방 산업 국제 경쟁력 강화에 크게 기여할 것"이라고 강조했다.

◆산업부

산업부는 2022년 발표한 '이차전지 산업 혁신전략'을 통해 지속가능한 배터리 순환체계 구축을 목표로 삼고 있다. 해당 전략의 핵심은 사용후 배터리 산업의 육성과 국내 공급망 강화 등이다.

이를 위해 산업부는 배터리 얼라이언스를 출범해 사용후 배터리 회수·유통·활용 등 통합관리체계를 구축하기 위한 노력을 기울이고 있으며, 국토교통부 등 관계부처와 협력해 배터리 제작–등록–운행·탈거–재사용·재활용 등 전 주기에 걸쳐 발생하는 배터리 이력정보를 축적하는 데이터베이스(DB)를 구축하고 있다.

이외에도 산업부는 사용후 배터리 전주기 표준화 작업도 추진하고 있다. 지난해 말 산업부 국가기술표준원은 '전기차 사용후 배터리 표준화 전략'을 발표하고 △사용후 배터리 전주기 표준화 추진 △안정성, 성능평가 및 분류 방법 정립 △재활용 핵심소재 품질 신뢰성 확보 △지속가능한 표준협력 생태계 구축 등 4가지를 주요 과제로 설정했다.

구체적으로 국가기술표준원은 2026년까지 체계적인 이력관리를 위한 라벨링‧코드화 기준을 도입하고 사용후 배터리의 안전한 운송보관과 소재 회수·관리, 재활용을 위한 국가표준을 개발하기로 했으며, 2028년까지는 사용후 배터리 폐기물 처리기준과 처리장 요건을 표준화하기로 했다.

아울러 국제표준화기구에서 논의 중인 성능평가 관련 표준을 전략적으로 도입하고 업계의 혼선을 줄이기 위해 사용후 배터리 용어에 대한 표준화도 작업도 진행할 방침이다.

진종욱 국가기술표준원장은 "그간 산업계 수요를 바탕으로 마련한 사용후 배터리 표준화 전략이 배터리 재활용 시장 활성화에 기반이 되기를 기대한다"라며 "앞으로 K-배터리가 초격차 첨단산업으로 지속 성장할 수 있도록 빈틈없이 표준화를 지원하겠다"라고 말했다.essrecycle

 

[이슈 +]  중국 폐배터리 재활용 시장, 2026년 1천억 위안 근접 전망
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▲2019~2023년 동력 배터리 리사이클링 시장 규모(단위 억 위안) (출처 = KOTRA)

 

실제로 중국 자동차기술연구센터, 중상산업연구원 등에 따르면 2023년 중국 동력 배터리 생산량과 적재량은 각각 전년 동기 대비 42.5% 증가한 778.1GWh, 31.6% 증가한 389.7GWh를 기록했으며, 이에 따라 2019년 50억 위안에 불과하던 중국의 폐배터리 재활용 시장 규모가 2026년 943.2억 위안에 달할 것으로 예측되고 있다. 이는 2023년 추정치인 397억 위안 대비 2배 이상 확대된 수치다.

한편, 폐배터리 재활용 산업의 높은 성장이 기대되면서 중국 내 관련 기업 수도 급증했다. 2022년 기준 중국의 폐배터리 기업 수는 4만 2,000개로 전년 대비 64% 증가했으며, 2023년 1분기(1~3월)까지 등록된 기업 수도 1만 2,000개를 넘어섰다.

 

[이슈 +] '인터배터리 2024' 속 폐배터리 – 아이에스동서·에코프로·포스코그룹, 폐배터리 재활용 기술 대거 공개

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국내 최대 규모의 배터리 산업 전시회 '인터배터리 2024'가 오늘(6일) 개막한 가운데 국내 주요 배터리 관련 기업들이 인터배터리에서 폐배터리 재활용 관련 기술을 대거 공개했다.

▲아이에스동서 '인터배터리 2024' 부스 조감도 (출처 = 아이에스동서)

 

특히 아이에스동서는 이번 전시회에서 폐배터리 회수부터 전처리(BM 등 재활용 원료 생산), 후처리(NCM복합물, 리튬 등 유가자원 회수)에 이르기까지 각 단계의 핵심 경쟁력을 한눈에 볼 수 있도록 전시 부스를 디자인하고, 폐배터리 리사이클링 전 과정을 계열사별로 소개했다.

아이에스동서의 폐배터리 리사이클링 사업은 재활용의 원재료가 되는 폐배터리 등의 확보는 '인선모터스'가, 원재료를 투입해 블랙매스(BM)를 생산하는 전처리 단계는 '아이에스비엠솔루션'이, 리튬과 전구체복합액(NCM복합염/복합액) 등 최종 회수 소재를 생산하는 후처리 단계는 '아이에스티엠씨'가 담당하고 있다.

아이에스동서 관계자는 "폐배터리 리사이클링 사업에서 당사의 독보적 경쟁력과 비전을 선보이기 위해 전시회에 참가했다"라며 "전 세계적으로 배터리 원재료 재활용 기준이 강화되고 있는 만큼 전시회를 통해 아이에스동서의 공정혁신 기술과 네트워크를 체험하며 미래가치를 경험할 수 있을 것"이라고 전했다.

▲에코프로 클로즈드 루프 시스템 개념도 (출처 = 에코프로)

에코프로는 '클로즈드 루프 시스템 Version2'(CLS V2)를 소개했다. 이는 폐배터리 재활용부터 원료, 전구체, 양극재에 이르는 이차전지 양극 소재 생산 과정을 하나의 단지에서 구현한 시스템으로, 기존 CLS 대비 제조비용을 약 30% 절감하고 친환경 요소를 대폭 강화한 것이 특징이다.

또한 기존 CLS에서 전극 제조공정 과정에서 발생하는 스크랩과 블랙파우더로 한정됐던 폐배터리 재활용 범위가 CLS V2에서는 셀, 모듈, 팩 공정 단계까지 확대됐다.

▲포스코퓨처엠을 중심으로 구축한 포스코그룹 배터리소재 풀 밸류체인 구조도 (출처 = 포스코그룹)

 

포스코그룹은 다양한 소재 라인업, 원료부터 폐배터리 리사이클링까지의 밸류체인, ESG 경쟁력 등을 종합적으로 선보였다. 특히 포스코그룹의 배터리 소재 계열사 포스코퓨처엠은 광석채굴, 원료가공, 소재생산, 리사이클링에 이르는 포스코그룹 고유의 '이차전지소재 밸류체인' 모형을 전시해 눈길을 끌었다.

포스코퓨처엠 관계자는 폐배터리 재활용 사업과 관련해 "향후 포스코퓨처엠은 포스코HY클린메탈이 폐배터리에서 추출한 원료를 양극재 생산에 활용해 원료 재활용률을 높일 계획"이라고 밝혔다.

출처 = 포스코그룹

 

한편, 포스코그룹은 폐배터리 재활용 생산역량 규모를 키우기 위해 2020년 12월 90억 원을 투자해 폴란드에 이차전지 재활용 공장 'PLSC'(상공정 담당)를 세웠으며, 2021년 5월에는 리사이클링 기술을 보유한 중국 화유코발트사와 JV(합작법인)를 통해 광양 율촌산업단지에 '포스코HY클린메탈'(하공정을 담당)을 설립했다.essrecycle

PLSC는 지난해 2월부터 양산에 돌입해 유럽 지역 이차전지 제조과정에서 발생하는 스크랩과 폐배터리를 수거·분쇄한 블랙파우더를 연간 약 8000톤을 생산하고 있으며, 포스코HY클린메탈도 지난해 1공장 가동을 통해 PLSC 등에서 공급받은 블랙파우더로 연간 2500톤 규모의 리튬과 니켈, 800톤 규모의 코발트 등 양극재 원료를 추출하고 있다.