그린 모빌리티가 이끌 그린 배터리 시대

그린 모빌리티가 이끌 그린 배터리 시대 

대학생신재생에너지기자단 15기 김상재

한국형 그린뉴딜과 전기차 폐배터리 시장의 성장

2020년 7월 14일 '한국판 뉴딜 국민보고대회'의 발표에 따르면, 코로나19 사태로 인해 기후변화 위기의 시급성이 재평가되면서 저탄소, 친환경화에 드라이브가 걸린 상황이다.

[자료 1 : 한국판 뉴딜 국민보고대회 발표자료 중 저탄소 및 친환경화 관련]

출처 : 한국판 뉴딜 국민보고대회 공식발표자료

 특히, 이번 한국판 뉴딜 국민보고대회에서 가장 주목받는 부분 중 하나가 전기차와 수소차를 기본으로 한 그린 모빌리티 확대 관련 사안이다.  현재 석유 중심 수송 체계로 인해 전세계적인 환경오염 문제가 화두로 떠오르면서 EU를 시작으로 내연기관 차량이 접근하지 못하게 하는 Eco Zone을 도입하여 전기차만 통행이 가능하게 하도록 하는 강한 규제가 시작되고 있다. 하지만 우리나라의 경우 위의 사례와 같이 내연기관 차량의 접근을 아예 막는 강력한 규제를 실시하기에는 무리가 있는 상황이므로 점진적으로 전기 및 수소차의 확대를 통해 그린 모빌리티 시대를 열어가기 위한 시작을 한국판 뉴딜 국민보고대회에서 선포했다.

[자료 2 : 한국판 뉴딜 국민보고대회 발표자료 중 그린 모빌리티 관련]

출처 : 한국판 뉴딜 국민보고대회 공식발표자료

 한국판 뉴딜 국민보고대회 자료에 의하면 2025년까지 총 사업비 20.3조원(국비 13.1조원) 투자, 일자리 15.1만개 창출을 목표로 그린 모빌리티 시대를 열겠다고 명시하였고 구체적인 내용으로는 다음과 같다. 

▪ 전기차 :  승용(택시 포함) 버스 화물 등 전기자동차 113만대(누적) 보급 및 충전 관련 인프라 확충(급속충전기 1.5만대, 완속충전기 3.0만대(누적))

▪ 수소차 : 승용 버스 화물 등 수소차 20만대(누적) 보급 및 충전 관련 인프라 450대 설치 및 수소 생산기지* 등 수소 유통기반 구축 (*수요처 인근에서 수소를 생산하여 안정적으로 충전소 등에 공급하는 인프라)

▪ 노후차량 : 노후경유차의 LPG*·전기차 전환 및 조기폐차** 지원  (* 화물 13.5만대, 통학차 8.8만대 / ** 경유차·건설기계 등 116만대, 농기계 3.2만대)

국내 전기차 등록 대수 추이와 폐배터리 시장의 확대 

[자료 3, 4 : 국내 전기차 등록 대수 및 글로벌 전기차 판매량 전망]

출처 : SNE Research, 케이프투자증권 리서치본부, 기자 일부 가공

 국내 전기차 등록 대수 추이 및 전망에 있어서 환경부와 케이프투자증권 리서치본부는 2022년 우리나라의 전기차 등록대수는 약 43만대로 예측하고 있으며 SNE Research와 케이프투자증권 리서치본부는 글로벌 전기차 판매량 전망에서 2030년 전기차 차량 판매 점유율이 전체 차량 판매에서 약 31%를 차지할 것으로 분석하였으며 2030년 본격적인 그린 에너지, 그린 모빌리티 시대가 도래하면서 전기차의 연간 판매량은 약 3,700만대까지 이를 것으로 전망하였다. 

 이처럼 국내는 물론이고 해외 전기차 시장이 확대되고 전기차 보급률이 높아지면서 차량 배터리 관련 분야에 대한 관심이 자연스럽게 증가하게 되었다. 현재 전기차가 국가의 지원 하에 본격적으로 보급되기 시작하는 시점이고 테슬라를 선두로 국내 기아자동차 역시 중, 장기 계획에 있어서 EV Full-Line Up을 구축하려 노력하고 있는 점을 볼 때 국내에서도 전기차 보급 대수가 가파르게 증가할 것이며 이에 따른 폐배터리도 2024년에 약 1147톤이 생성될 것으로 한국환경정책·평가연구원에서 전망하고 있다. 

[자료 5 : 국내 전기차 배터리 예상 발생량 전망]

출처 : 제주테크노파크(전망치), 케이프투자증권 리서치본부, 기자 일부 가공 

 구체적으로 국내 전기차 폐배터리 예상 발생량에 대해 분석하고 있는 제주테크노파크에서는 전기차 폐배터리 발생량을 2020년 1,464대에서 2022년 9,155대로 연평균 150% 성장을 전망하고 있다. 

 일반적인 전기차용 리튬이차전지는 초기 용량 대비 약 70%~80% 이하로 감소하면 주행에 필요한 폭발적인 동력이 나오지 않기 때문에 교체가 필요하며 이 기준에 따르면 일반적인 전기차 배터리 사용 기간은 약 5~10년 내외 (15만~20만㎞ 주행 후)로 알려져 있다.

 국내 전기차는 19년말 약 9만대 판매 되었기에 배터리 재활용 시장은 2028년부터 본격화될 전망이고 에너지경제연구원은 2029년에 국내 전기차 폐배터리 약 8만개 배출을 예상하는 등 본격적인 전기차 폐배터리 시장이 열릴 것으로 기대하고 있다. 

폐배터리 재활용 필요성과 미흡한 우리나라 제도 

[자료 6 : 국내 전기차 배터리 예상 발생량 전망]

출처 : 환경부, “전기차 폐배터리 재활용 방법 및 기준 마련 연구”

 전기차의 폐배터리 발생량이 점차 증가하면서 리튬이온배터리는 유기용제 폭발성 물질과 산화리튬 등 유독물질이 함유되어 있기 때문에 세계 각국에서 전기차 폐배터리 처리 문제가 사회적으로 대두되기 시작하였다. 그러나 우리나라는 아직까지 폐배터리의 회수 및 관리가 미흡한 실정이며 따라서 추후 확대될 폐배터리 시장을 미리 예측하고 폐배터리 수거 후의 재활용 방안을 구체화할 필요성이 있다.

전기차 배터리 구성과 해체 (셀, 모듈, 팩)

[자료 7 : 전기차 배터리의 구성]

출처 :삼성SDI

▪ 셀 : 리튬이온배터리의 기본단위 

▪ 모듈 : 배터리 셀을 프레임에 넣은 조립체 (모듈 1개 당 약 12~48개의 셀)

▪ 팩 : 전기차에 장착하는 배터리 최종형태 (팩 1개 당 약 8~40개의 모듈) 

 위처럼 전기차 배터리는 구성되며 배터리 팩 scale에서는 폐배터리가 되고 나면 해체가 쉽고 비용이 저렴하여 단순 조립으로 ESS로 재사용할 수 있다. 배터리 모듈 scale에서는 팩 scale보다는 해체에 다소 시간이 걸리지만 재활용을 위한 원료 추출까지 가능할 정도로 재구성이 가능해진다는 장점이 있다. 하지만 현재 기술력으로 배터리 셀 scale에서 해체가 어렵고 화재 위험이 증가하는 등 불량 셀 대처와 다양한 형태로 ESS를 구성할 수 있음에도 현실화에 어려운 부분이 존재한다. 

국내 자동차 기업들의 대변화 : 새로운 사업 모델 개발 및 시장 진출을 위한 초석

 현대·기아차는 2025년까지 총 44종의 친환경 차를 선보일 예정이며 이 중 절반이 넘는 23종을 순수 전기차로 출시할 계획이라고 중, 장기 계획을 잡고 있는 만큼 우리나라의 자동차 시장에서 본격적인 전기차 라인업이 구축된 뒤의 미래 폐배터리 관련 사업 모델을 선점하기 위해 현대·기아차와 LG화학이 공동으로 전기차와 배터리 분야 유망 스타트업 발굴 프로그램을 가동하고 있다. 

[자료 8 : 전기차 & 배터리 챌린지 공모 건]

출처 : 파이낸셜신문

 ‘전기차&배터리 챌린지(EV & Battery Challenge)’로 명명된 이번 스타트업 공모 프로그램은 전기차 및 배터리 분야 차별적 혁신 기술과 사업 모델을 보유하고 있는 국내외 스타트업을 대상으로 하며 응모 분야 중 배터리 원가 절감을 위한 중고 배터리 등의 재사용 및 재활용 기술 분야가 포함되어 폐배터리 관련 전기차 시스템 및 서비스 개발 역량을 한층 강화할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

 이처럼 자동차 산업은 전동화 기반의 친환경 차 중심으로 패러다임이 재편되고 있으며 특히 반도체 시대를 넘어 배터리 시대로 넘어가고 있는 지금 테슬라의 사업모델을 참고로 전기차 선두주자를 넘어 전기차 자체가 ESS, 송전망, 배전망으로 활용되어 전력 생태계를 구성할 수 있는 비전을 기대해 봐도 좋을 것이다. 

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참고문헌

[한국형 그린뉴딜과 전기차 폐배터리 시장의 성장]

1) International Trade Centre (ITC), Trade in Environmental Goods and Services: Opportunities and Challenges, Geneva: ITC, 2014. v, 35p. (Technical Paper)

2) 이영섭 외, JEJU Electric Vehicle Policy Research Center, JEJU EV MONTHLY REPORT, 2020.6

3) 이상수, 전기차 폐배터리 재활용 정책방향, 환경부, 2018

4) 김미송 외, 철강금속 전기차 폐배터리 끝장내기!, CAPE Research Division, 2020  

5) 「한국판 뉴딜」종합계획, - 선도국가로 도약하는 대한민국으로 대전환 -, 2020. 7. 14.

[국내 전기차 등록 대수 추이와 폐배터리 시장의 확대 ]

1) 이영섭 외, JEJU Electric Vehicle Policy Research Center, JEJU EV MONTHLY REPORT, 2020.6

2) 이상수, 전기차 폐배터리 재활용 정책방향, 환경부, 2018

3) 김미송 외, 철강금속 전기차 폐배터리 끝장내기!, CAPE Research Division, 2020  

[폐배터리 재활용 필요성과 미흡한 우리나라 제도]

1) 김미송 외, 철강금속 전기차 폐배터리 끝장내기!, CAPE Research Division, 2020  

2) 이상수, 전기차 폐배터리 재활용 정책방향, 환경부, 2018

[전기차 배터리 구성과 해체 (셀, 모듈, 팩)]

1) 삼성 SDI 공식홈페이지 

[국내 자동차 기업들의 대변화 : 새로운 사업 모델 개발 및 시장 진출을 위한 초석]

1) 박남규 외, 자동차 산업 100년 역사에 도전하는 작은 거인: Tesla. Korea Business Review, 23(3), 49-68, 2019