사용후 배터리 시장의 미래

사용후 배터리 시장의 미래 

대학생신재생에너지기자단 25기 윤영서

 

[사용후 배터리의 현주소]

전기차 사용의 급증과 함께 급격히 늘어나는 사용후 배터리를 제대로 처리하는 것은 지속가능한 사회로 나아가는 것에 불가결하다. 최근 많이 사용되고 있는 이차 전지 등의 배터리에는 유해 물질이 포함되고 대형 화재, 폭발 위험이 존재하는 등 제대로 처리하지 않았을 때 환경에 악영향을 미칠 가능성이 크다. 

[자료 1. 사용 후 배터리 시장 전망]

출처: 헤럴드경제

국제에너지기구의 조사 결과에 따르면 2021년 전 세계 전기차 판매량은 약 660만대로 해를 거듭할수록 그 숫자가 급격히 커지고 있다. 또한 KDB 미래전략연구소 산업기술리서치센터의 보고서에 따르면 국내 전기차 보급 대수 또한 2021년 기준 23만대로 이전 연도보다 71.5% 증가했다. 전기차 배터리의 성능보증 기간은 대개 10년 전후이며, 전기차 보급이 활성화된지 10년이 되는 2030년 초반 이후로 빠르게 많은 양의 사용후 배터리가 발생할 것으로 추정된다. 전기차 배터리는 보통 SoH(State of Health)가 80% 이하로 떨어질 때 그 수명이 다했다고 여겨진다. 이는 순간적으로 높은 출력을 내야 하는 자동차의 특성과 연관된 평가 요소이다. 따라서 고용량, 고출력을 요구하지 않는 배터리 사용처에 한해서 그 재사용 가능성을 엿볼 수 있다.

 

[현재 사용후 배터리 시장의 방식 및 문제점]

현재 국내 사용후 배터리 시장의 체인은 각각 배출/분리, 보관/검사, 평가/재사용 or 재제조 or 재활용의 과정을 거친다. 구체적인 과정은 다음과 같다.

1. 배출-전기차 소유주는 사용 종료로 폐차하거나 고장 수리 및 정비를 위해 정비업체에 맡기는 형태로 배터리 제출
2. 분리/보관-폐차업체, 정비업체 등에서 배터리를 분리해 보관하며, 반납 대상의 배터리의 경우 지자체(=거점수거센터) 등에 반납
3. 검사/평가-폐차업체 및 지자체 등에 보관된 배터리는 민관 검사기관에서 성능평가 및 평가 진행 후 SoH(배터리의 잔존수명)를 기준으로 80퍼센트 이상은 재사용, 65-80퍼센트는 재제조, 65퍼센트 미만은 재활용 대상 배터리로 분류

[자료 2. 배터리 SOH 이미지]

출처: BioLogic

즉 재사용이란 배터리 잔존수명이 80퍼센트 이상인 배터리를 다시 교체용으로 전기차에 사용하거나 ESS에 적용하는 산업을 의미하며 현재는 교통사고 등으로 배터리 상태가 초기 성능과 동일한 수준이나 양호한 운행 조건에서 보증기간이 만료된 전기차 배터리가 그 대상이다. 이것을 통해 현존하는 사용후 배터리의 사용처 판단 기준의 한계점을 알 수 있다. 사용후 배터리의 SOH를 판단하는 데에는 잔존수명 외에도 배터리의 안전성을 판단할 수 있는 다양한 요소들이 있지만, 현재에는 오직 잔존수명만을 측정해 배터리의 재사용 가능성을 판단하고 있다. 배터리 재사용 여부를 판단할 수 있는 더욱 다양한 기준이 필요한 상황이다.

 

[사용후 배터리 재사용 현황]

다양한 산업 분야에서 사용후 배터리 재사용이 이루어지고 있다. 우선 현대제철 당진제철소에서는 사용후 배터리를 이용해 2022년 7월 기준 총 250kWh 용량의 ESS를 구축했다. 이는 총 아이오닉 배터리 10대를 이용해 구축한 것이다. 또한 당진공장에서 1MWh 규모의(아이오닉 배터리 약 40대 사용) ESS를 구축하는 등 현대제철에서는 사용후 배터리가 활발히 사용되고 있다. 또한 상암에너지드림센터에 200kWh 규모의(에빅 전기버스 5대 사용) ESS를 구축하고 주유소 충전을 용도로 200kWh 규모의(SM3 Z.E. 10대 사용) ESS를 구축하는 등 SK E&S에서도 활발한 사용후 배터리 재사용이 이루어지고 있다.

[자료 3. 사용후 배터리 매각 출처인 SM3의 모습]

출처: The Korea Herald

 

다만 현재 매각되고 있는 사용후 배터리(팩)의 대부분이 아이코닉, 코나, SM3, 니로 등 일부 기업에 치중되고 있다. 이는 사용후 배터리 처리의 어려움과 법적 제도와 관련된 한계로 인한 것이다. 또한 매각되는 배터리의 단위는 대부분 팩이다. 그 이유는 다음과 같다.

1. 통합 관리 및 평가의 용이성: 배터리 팩 단위의 평가에는 BMS가 포함돼 있기 때문에 상태를 평가하고 거래하기에 용이하다.
2. 안전성: 더욱 안정된 규모의 상태이기에 셀이나 모듈 단위의 판매 및 운송보다 안전하다.
3. 표준화로 인한 편리성: 팩 단위의 정해진 크기와 사양으로 인해 거래가 더욱 원활하게 이루어질 수 있다.

 

[사용후 배터리 시장이 나아가야 할 방향성]

사용후 배터리 시장의 재사용이 늘어나기 위해 우선 다각적인 평가 기준 도입이 필요하다. 배터리의 안전성을 평가할 수 있는 다양한 요소를 도입하고, 보다 종합적인 평가 시스템을 구축할 필요가 있다. 열 안정성, 충·방전 효율, 내부 저항 등의 요소가 그 기준이 될 수 있다. 또한 팩 단위를 넘어 셀과 모듈 단위의 활발한 거래를 위해 표준화와 규격화가 필요하다. 이를 통해 배터리의 관리, 평가, 거래가 더욱 원활하게 이루어질 수 있으며 활발한 거래를 기대할 수 있다. 또한 연구 및 개발 지원을 통해 재사용 배터리의 다양한 활용처 발굴이 필요하다.

현재는 주로 ESS나 전기차 교체용으로 사용후 배터리를 재사용한다. 그러나 이후 사용후 배터리 시장이 기하급수적으로 확대될 미래를 대비해 가정용 에너지 저장 시스템, 소형 배터리, 산업용 로봇 배터리 등 다양한 분야에서의 활용 가능성 탐구가 필요하다. 물론 이 모든 것들은 정책 및 법적 제도가 우선적으로 개선돼야 가능한 일들이다. 이는 배터리의 안전한 처리와 거래를 보장하고, 기업들이 재사용 및 재활용에 참여할 수 있는 동기를 부여하는 역할을 한다. 정부는 사용후 배터리의 수거, 처리, 거래에 대한 명확한 가이드라인과 규정을 마련하고, 이를 준수하는 기업들에게 인센티브를 제공하는 등의 정책을 추진해야 한다.

모든 피드백 과정을 통해 사용후 배터리 재사용 시장의 인프라 구축 및 확장을 기대할 수 있을 것이다. 이와 같은 방향성은 사용후 배터리 시장이 지속가능하게 발전하고, 환경에 미치는 영향을 최소화하면서도 경제적 가치를 창출할 수 있도록 하는 데 중요한 역할을 할 것이다. ‘플라스틱’ 같은 골칫거리 쓰레기가 되지 않기 위해, 부지런한 준비가 필요한 시기이다.

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사용후 배터리에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "배터리 재사용, 이제는 안전성 검사를 거쳐야 한다", 23기 김용대, https://renewableenergyfollowers.org/4352

배터리 재사용, 이제는 안전성 검사를 거쳐야 한다

2. "LFP 배터리의 새로운 이면", 23기 김태현, https://renewableenergyfollowers.org/4321

LFP 배터리의 새로운 이면?

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참고문헌

[사용후 배터리의 현주소]

1) 김철후, 윤홍식, 길형배, “폐배터리 재활용 산업 글로벌 동향과 시사점”, 기계기술정책 정책지, (109) , 1-32, 2022. https://oca.korea.ac.kr/link.n2s?url=https://search.ebscohost.com/login.aspx direct=true&db=edspia&AN=edspia.NODE11483534&lang=ko&site=eds-live&scope=site

2) 산업부, 민·관 합동 「이차전지 산업 혁신전략」 발표[전자자료],산업통상자원부, 2022. https://dl.nanet.go.kr/file/fileDownload.do?linkSystemId=NADL&controlNo=NONB120220000255

[현재 사용후 배터리 시장의 방식 및 문제점]

1) 이세연, "폐배터리 시장 주도권 '재사용' 아닌 '재활용'이 쥔 까닭은?", 머니투데이,2023. 09.  https://m.mt.co.kr/renew/view_amp.html?no=2023091110312949935

2) 포스코에세이, "[궁금한 THE 이야기] ⑥ 이제는 순환경제 시대, 다 쓴 배터리도 돈이 된다?!", 포스코 뉴스룸, 2023. 02. 01. https://newsroom.posco.com/kr/%EA%B6%81%EA%B8%88%ED%95%9C-the-%EC%9D%B4%EC%95%BC%EA%B8%B0-%E2%91%A5-%EC%9D%B4%EC%A0%9C%EB%8A%94-%EC%88%9C%ED%99%98%EA%B2%BD%EC%A0%9C-%EC%8B%9C%EB%8C%80-%EB%8B%A4-%EC%93%B4-%EB%B0%B0%ED%84%B0/