▲ 이성준 에코프로 머티리얼즈 이사가 `배터리 리사이클링 기술 및 사업 추진 전략`에 대해 강연중이다

향후 배터리 생산에 있어 폐배터리 재활용을 통한 원재료 사용이 의무화되면서 수요에 비해 부족할 것이란 의견이 나왔다. 재활용 희유금속과 원재료의 안정적 수급을 위해선 고도화된 처리 공정이 필요할 전망이다.

시장조사 전문업체 SNE리서치가 24일 서울 과학기술회관에서 ‘제2회 SNE Battery Day’를 개최, 배터리 재사용·재활용 현황 및 시장에 대해 소개했다.

SNE리서치 김대기 부사장은 이날 배터리의 재사용(Reuse)과 재활용(Recycling)에 대해 강연했다.

배터리 재활용은 `06년 납축전지 회수 및 재활용 규제 이후, `23년부터 원재료 생산을 포함한 전주기 범위로 확대됐다. 대략 8가지로 측정되며 주요 규제내용은 탄소발자국 측정, 제품 리사이클 사용 비율, 공급망 실사 등이 포함된다.

2023년 8월 발효된 EU배터리 규정에 적용되는 대상은 크게 휴대용, 전기차, 경량운송수단(LMT), 산업용 배터리로 분류되며 각각 규정에 맞는 다양한 요구 사항을 적용해야 한다.

대표적인 예로 해저케이블의 경우 제작 시 약 50%의 리사이클 금속을 사용해야만 하듯 배터리 제작 시에도 '31년부터는 최소 코발트 16%, 리튬 6%, 납 85%, 니켈 6% 등의 재활용 원재료가 투입 돼야 한다. 하지만 전기차 시장은 아직 충분한 재활용 원재료가 존재하지 않는다. 이 때문에 `35년부터는 재활용 원재료가 신규로 채굴되는 원재료보다 가격이 높을 것으로 예상되고 있다.

또한 폐배터리를 분쇄해 만든 ‘블랙매스(black mass)’는 배터리용 양극재 주요 광물인 니켈·코발트·리튬을 포함하고 있어 이를 활용할 경우 신규 광물을 채굴해 제작하는 것에 비해 더 많은 탄소감축이 가능하다. 볼보(Volvo)의 경우 배터리팩 제작 시 재활용 자원을 활용해 kg당 탄소배출을 25년까지 46% 감축하는 것을 목표로 한다.

배터리를 재사용·재활용하기 위해서는 운송 시 안전을 위해 특별포장을 실시해야하며, 2kW이상의 산업용 배터리는 ‘배터리여권’을 발부해야 한다. 배터리여권은 `20년 세계 배터리동맹이 제안한 디지털 플랫폼을 통한 보증으로 ESG성과, 탄소발자국검증, 배터리 제조이력 등이 포함돼야 한다.

폐배터리를 통해 재활용되는 원재료는 EOL(End-of-life)배터리, 셀 스크랩, 양극재 스크랩 등이 있으며 향후 재활용 주 원재료는 향후 셀 스크랩에서 EOL배터리로 전환될 전망이다.

배터리 재활용의 주요 이슈는 건식/습식 공정 과정을 통해 처리된 자원의 회수와 폐기물에 관한 것이다. 건식공정을 통해 처리할 경우 금속회수율이 떨어지며 리튬회수가 불가능하고, 공정 시 유해가스가 발생해 이를 처리해야 하며 습식공정의 경우 금속회수율이 건식대비 높지만 초기비용이 높고 공정과정에서 폐수가 발생해 이를 처리해야 한다.

현재 재활용기술은 코발트와 니켈 외의 금속은 회수가 어려우며 음극재와 전해액은 회수가 어렵기에 이를 해결하는 것이 배터리 재활용의 핵심연구과제 중 하나이다. 일례로 블랙매스의 정화, 특별용액의 개발을 통해 양극활물질에 영향을 미치지 않고 선택적 금속불순물을 제거하는 기술 등이 있다.

에코프로 머티리얼즈의 이성준 이사는 현재 화석연료에서 재생에너지로의 대전환시대를 맞이해 재활용시장의 경쟁이 심화됐다고 설명했다. 현재 국내 배터리 재활용 경쟁사는 22년 대비 1.8배 증가했으며 원료 피드 경쟁이 심화돼 시장과열로 인해 비정상적인 원료금액이 형성됐다고 말했다.

최근 전구체 시장은 전기차 및 셀 업체들이 IRA정책을 통해 북미시장에 확대하고 있으며 친환경 공법을 통해 고객요구에 맞는 다양한 전구체를 생산, 초격차 원가 확보를 통해 저렴한 중국산 전구체와 경쟁하고 있다고 설명했다.

또한 재활용 기술의 고도화 중요성에 대해 설명하며 습식공정의 최우선 문제인 폐수발생문제, 오염물질 발생 문제, 금속 회수 시 발생하는 황산나트륨(망초, Na2SO4)의 재처리 문제 등을 예시로 들었다.

이성준 이사는 “배터리 재활용 사업은 지속될 수 있는지, 어떤 제품을 만들 것인지”가 핵심이라며 재활용 사업의 중요성에 대해 강조했다.

▲ 배터리 재활용 금속 사용량 규정을 맞추기 위해 필요한 수요와 공급가능량(EU 수요 및 EU 발 재활용 금속 기준, 단위: kton, %)(출처: SNE리서치)