폐배터리

폐배터리는 전기차가 급속하게 늘어나면서 생긴 성능이 떨어져 수명을 다한 배터리를 말한다. 배터리를 교체하거나 혹은 자동차를 폐차하는 경우 폐배터리가 나오게 된다. 배터리 생산과정에서도 제조 공정의 특성상 수율 100%를 달성하기 어렵기 때문에 폐배터리가 발생한다. 전기차 배터리의 수명은 평균 7~10년. 국내에서는 비교적 최근인 2018년부터 폐배터리가 배출되기 시작했다. 폐배터리는 화재의 위험성이 높고 리튬, 코발트, 니켈 등 금속물질이 포함되어 있어 환경오염의 주범이 된다. 정부가 2020년 말 폐배터리를 지방자치단체에 반납해야 하는 의무를 폐지하면서 2021년부터 폐배터리가 미래사업으로 각광받고 있다.

2016년부터 미국과 유럽을 제치고 세계 최대 전기차 시장으로 부상한 중국은 2020년부터 폭발적인 전기차 배터리 교체기를 맞게 된다. 중국자동차기술연구센터에 의하면 올해 중국의 폐배터리는 약 20만 톤에 이르며, 2025년엔 35만 톤 규모에 이를 것으로 전망된다. 프라운호퍼 연구소의 추산에 의하면 미국에서만 2020년까지 약 5억 개의 리튬이온 배터리를 폐기해야 한다. 한국의 경우 친환경차 폐배터리가 2024년에 약 1만 개가 나오며, 2040년에는 폐배터리 총 누적 발생량이 약 245만 개까지 늘어날 것으로 전망된다.

개요

배터리 업계에 따르면 폐배터리 시장은 2025년 이후 본격적으로 열릴 것으로 예상된다. 테슬라가 지난 2012년 선보인 전기차 '모델S'의 폐배터리가 2020년을 기점으로 나오기 시작하면서 앞으로 폐배터리의 양이 급증할 수밖에 없는 상황이다. 글로벌 전기차 판매량이 2019년 200만대, 2020년 250만대를 넘어선 점을 감안하면 5~10년 뒤에는 폐배터리만 수백만개에 달할 전망이다. 배터리 업계는 전 세계 폐배터리 재활용 시장이 2019년 기준 15억달러(약 1조6500억원)에서 2030년이면 180억달러(약 20조원) 규모로 10배 이상 성장할 것으로 내다봤다.

전기차 폐배터리로 새로운 가치를 창출할 수 있는 방법은 크게 2가지다. 기업들은 전기차에서 회수한 폐배터리를 재정비해 다른 용도로 사용하는 '배터리 재사용(reuse)'과 배터리를 분해해 원재료인 니켈, 코발트, 망간 등을 추출하는 '배터리 재활용(recycling)'에서 사업 기회를 보고 투자를 확대하고 있다.

재활용

배터리 구성요소 96% 재활용

독일 화학기업인 뒤젠펠트는 분쇄기로 리튬이온 배터리를 분쇄물질과 전해질 중 하나만 남을 때까지 분해해 파쇄된 재료로부터 이전의 원료인 흑연, 망간, 니켈, 코발트, 리튬 등을 얻는 기술을 개발했다. 이 물질들은 다시 모터용 배터리의 재생산에 투입되는데, 모든 배터리 구성요소의 96%를 재활용할 수 있는 것으로 알려졌다.

독일의 정부출연 연구기관인 프라운호퍼 연구소는 셀의 개별 구성요소를 분리할 수 있는 충격파를 유발하는 전자 유압식 분쇄기로 리튬이온 배터리를 분쇄한다. 이 방식에 의한 화학적 활성 물질은 개별 요소와는 달리 직접 다시 투입이 가능하다. 이와 더불어 이 연구소에서는 리튬 황 배터리, 리튬 기반 고체 배터리와 같은 대체 배터리 기술을 재활용할 수 있도록 자체적인 리사이클링 공정 개발도 병행하고 있다.

참고자료

• 이재은 기자, 〈전기차 뜨자 폐배터리 시장 급성장…현대차·삼성·LG도 눈독〉, 《조선비즈》, 2021-01-11
• 이성규 기자, 〈환경오염 막는 폐배터리 재활용 기술〉, 《사이언스타임즈》, 2020-02-21

같이 보기

• ESS

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