2050년 최대 600兆 규모↑···K-배터리 '합종연횡'

등록 2022.10.24 07:15

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글로벌 친환경차 호황에 전기차 배터리 시장 규모 성장세'40년 약 1억400만대 판매 전망, 리튬이온 배터리 생산량↑배터리 리사이클링, 배터리→수거·보관→검사·분류→재제조'21년 K-배터리 발전전략 '폐배터리 재활용' 기술개발·설비구축

배터리 리사이클링(recycling)은 이미 제품에 탑재되어 한 차례 사용한 후 분리 및 배출된 배터리를 통상 못 쓰게 되거나 필요가 없어졌다는 의미에서 폐기된 배터리이다. 폐배터리를 재활용하는 것을 리사이클링이다. 주로 전기자동차(BEV, PHEV 등)에 사용되는 중·대형 리튬 이차전지 중 초기 용량대비 70~80% 수준으로 감소 된 폐배터리가 대상이다.

친환경 자동차 성장과 함께 폐배터리 재활용 시장 규모가 커지고 있다. 최근 기후위기에 대한 인식이 확대되면서 탄소중립의 노력 일환으로 친환경 자동차 보급 확대됐기 때문이다. 각국은 수소차 및 전기차 보급 등 다양한 사업을 추진하고 있다. 현재 친환경차 가운데 가장 빠른 성장세를 이어가는 차량은 전기차이다. 이에 따라 전기차와 함께 배터리 시장 주도권을 잡기 위한 글로벌 기업 간 합종연횡이 활발하게 전개되고 있다.

무역협회에 따르면 전기차 폐배터리 글로벌 시장 규모는 오는 2030년에 6조원, 2040년에 66조원을 넘어 2050년에는 최대 600조원 규모에 이를 것으로 전망하고 있다. 전 세계적인 저탄소 친환경 정책에 발맞춰 규제가 강화됨에 따라 전기차 시장 확대와 함께 배터리 시장규모도 확대되고 있다. 지난해 글로벌 전기차 판매량은 전년 대비 2배 이상 성장한 660만대로 추산하고 있다, 특히 배터리 전기차(BEV)는 2040년에 2020년 대비 약 32배 증가한 1억400만 대가 판매될것으로 내다보고 있다. 또 2020년 전기차 리튬이온 배터리의 생산량은 160기가와트시(GWh)로 2019년 대비 33% 증가한 것으로 집계됐다.

배터리 리사이클링(recycling)은 이미 제품에 탑재되어 한 차례 사용한 후 분리 및 배출된 배터리를 통상 못 쓰게 되거나 필요가 없어졌다는 의미에서 폐기된 배터리이다. 폐배터리를 재활용하는 것을 리사이클링이다. 주로 전기자동차(BEV, PHEV 등)에 사용되는 중·대형 리튬 이차전지 중 초기 용량대비 70~80% 수준으로 감소 된 폐배터리가 대상이다. 여기에 사용되는 폐배터리는 ESS(에너지 저장장치) 등의 전원으로 재제조하게 된다. 또 전기차 배터리는 잔여 용량이 초기 대비 70~80% 수준이 되면 잦은 충전이 필요하고 일 주행거리가 짧아지는 요인으로 교체 대상으로 분류된다. 전기차의 경우 IT 기기와 달리 폐배터리 수거가 용이하고 잔존용량이 높아 재사용 가치가 높다는 게 업계의 중론이다.

국내 완성차 업계와 배터리 기업들은 미래 모빌리티 핵심 모델로 꼽히는 전기차 시대에 발맞춰 기업간 기술협력에 적극적으로 나서고 있다. 현대차그룹은 전기차 보급의 핵심 기반인 충전 솔루션, 고객 서비스 등 인프라 부문에서는 2025년까지 외부와의 협업을 통해 국내에 초고속 충전기 5000기를 구축할 예정이다. 또 배터리, 충전, 수명이 다한 폐배터리를 에너지 저장 장치로 활용하는 UBESS(Used Battery Energy Storage System) 등의 영역에서도 다양한 신사업을 추진한다. 현대차그룹은 UBESS 로드맵을 보유해 향후 생산할 배터리 팩의 형상을 고려하여 최적화된 시스템을 만들 수 있도록 기술개발 및 제품군을 확보 중이다. 특히 배터리의 성능, 수명 등을 예측할 수 있는 기술을 개발하기 위해 노력 중이며 울산 공장에서 ESS 실증사업 진행 중이다. 또 지난 2018년 핀란드의 바르질라 사와의 파트너십 계약을, 한국수력원자력과 OCI, 한화 등과 ESS 활용방안 협력을 통해 안정적 생산을 위한 인프라를 확충하고 생산과 판매의 경쟁력 우위를 유지할 방침이다.

LG에너지솔루션은 국내 최초 리튬이온 전지 양산에 성공을 기반으로 GM과의 합작법인인 얼티엄셀즈(Ultium Cells)가 북미최대 배터리 재활용 업체인 리-사이클(Li-Cycle)과 배터리 제조과정에서 발생하는 폐배터리의 재활용 계약을 체결했다. 또 2030년까지 연구개발에 9조7000억원을, 배터리 기술연수원을 2023년까지 건립하는 등 총 15조1000억원을 투자할 계획이다. SK이노베이션의 배터리 사업 자회사인 SK온은 지난해 10월 한국산업기술시험원과 협약을 맺어 사용후 배터리의성능검사 체계를 구축키로 했고 올해 4월 한국자동차 진단보증협회와 함께 중고차 배터리 평가기준 수립 관련 협약 체결했다. 이밖에 지난해 11월 SK에코플랜트 등과 재사용 운영협약을 체결했고 기아 '니로EV'의 폐배터리 6개를 재사용하여 300KWh급 ESS를 제조하여 SK에코플랜트 아파트 건설현장에서 재사용하고 있다. 삼성SDI도 적극적인 행보에 나서고 있다. 지난 2020년부터 폐배터리 재활용 활성화를 위해 2021년 천안 및 울산사업장 공장에서 발생하는 스크랩 순환체계를 구축했다.

또 공장에서 발생하는 스크랩은 국내 재활용 전문업체를 거쳐 황산 코발트로 재생산하고 이를 소재업체가 전달받아 삼성SDI의 원부자재로 일부 재투입하고 있다. 이는 향후 헝가리, 말레이시아 등의 해외거점에도 확대해 나갈 계획이라는 게 회사 측의 설명이다. 이밖에 지난해 포스코와 중국 화유코발트가 65대 35로 투자한 합작 법인 '포스코HY클린메탈'도 재활용 사업에 나서고 있다. 니켈함량이 80%이상인 하이니켈 NCM 양극재에 들어가는 니켈, 코발트, 망간을 리튬이온 배터리에서 추출해 다시 양극재 소재로 공급하는 재활용사업을 진행할 계획이다. 또 1200억원을 투자한 배터리 재활용 생산라인을 완공했다.

이와 함께 국내 배터리 재활용 전문기업인 성일하이텍은 지난 2008년부터 전처리 공장을 가동하고 있다. 연간 전처리 규모는 6만톤이며 습식제련의 경우 4300톤이다. 현재 건설 중인 시설이 완공되면 2023년에는 전처리 규모 13만3000톤, 습식제련 1만4300톤까지 확대될 전망이다. 또 모든 종류 이차전지 스크랩 처리하며 2011년부터 습식제련 공장 가동하여 이차전지 주요 금속 회수(Co, Ni, Mn, Li, Cu, Al). 재활용한 배터리 원료로 재공급하는 자원순환 모델을 구축하고 있다. 성일하이텍은 대규모 투자를 단행하고 있다. 군산 3공장은 지난달 착공했고 헝가리 공장 증설과 미국 신공장 건설이 예정돼 있다.

김희영 한국무역협회 국제무역통상연구원 연구위원은 "전기차 폐배터리는 2020년 275개에서 오는 2030년 10.7만개로 증가할 것으로 전망되며 중량으로 보면 지난해 104톤에서 오는 2029년에는 1.9만톤으로 약 100배 증가할 전망"이라며 "새 배터리 제조 시 원자재 채굴 및 폐기에 따른 환경오염 문제가 대두돼 폐배터리 재활용은 환경오염 측면에서 유리하다. 최근 니켈, 리튬 등 배터리 원자재의 가격이 급등하면서 배터리 재활용은 자원 재활용뿐만 아니라 자원을 저렴하게 획득할 수 있는 주요 수단으로 각광 받고 있다"고 설명했다.