한국 폐배터리 재활용: 기술과 정책 혁신

1. 요약

• 이 리포트는 현대 한국의 폐배터리 재활용 현황을 조망하고, 관련 정책 개선 방안을 분석합니다. 전기차와 에너지저장장치(ESS)의 시장 확대로 폐배터리 발생은 빠르게 증가하고 있으나, 국내 재활용 시스템은 충분한 대응이 부족하며, 기술적 및 정책적 한계를 드러내고 있습니다. 이에 따라, 정책적 지원과 첨단 기술 개발이 필수적이라는 점이 강조됩니다. 업계와 정부는 폐배터리 수거 시스템을 강화하고 표준화된 기술 및 법적 기반을 마련함으로써 문제를 해결하고자 합니다. 특히, 다른 국가들의 사례를 참조하여 국제 시장에서 경쟁력을 갖추기 위한 전략이 필요하다고 제언합니다.

2. 폐배터리 시장 현황

• 2-1. 전기차와 ESS 시장 성장에 따른 폐배터리 발생량 증가

• 전기차와 에너지저장장치(ESS)의 급속한 성장에 힘입어, 폐배터리의 발생량은 증가할 것으로 예상됩니다. 2025년에는 44기가와트시(GWh)에서 시작하여 2030년에는 338GWh, 2035년에는 1329GWh, 2040년에는 3339GWh로 증가할 것으로 보입니다. 특히, 국제에너지기구(IEA)는 전 세계 전기차 판매량이 2030년까지 약 2억3000만 대에 이를 것이라고 예측하고 있으며, 이는 폐배터리의 수급에 큰 영향을 미칠 것입니다.

• 2-2. 국내 폐배터리 재활용 설비 현황

• 현재 국내 폐배터리 재활용 설비는 그 절반 이상이 휴업 상태입니다. 전기차 산업이 본격화된 이후 초기에는 폐배터리의 공급량이 적어 이러한 현상이 발생하고 있습니다. 2021년 기준 국내에서 현대차그룹과 포스코, 배터리 3사가 관련 투자 및 설비 확보에 집중하고 있으며, 여전히 재활용을 위한 원료 확보에 어려움을 겪고 있습니다. 또한, 폐배터리 재활용 공정은 크게 전처리와 후처리로 나뉘며, 전처리는 물리적 방식이고 후처리는 화학적 방식으로 이루어집니다.

• 2-3. 국제적 폐배터리 시장 성장 전망

• 전세계 폐배터리 시장 규모는 2030년에는 20조원, 2050년에는 600조원이 될 것으로 예상됩니다. 현재 폐차되는 전기차의 대수도 급증할 것으로 보이며, 2025년에는 56만 대에서 2030년에는 411만 대, 2035년에는 1784만 대, 2040년에는 4227만 대에 이를 것이라고 예측됩니다. 이에 따라 폐배터리 발생량도 증가할 것이며, 전 세계적으로 폐배터리 재활용 시장이 활성화될 것으로 전망됩니다. 그러나 현재 국제적으로도 폐배터리 재활용을 위한 법적·제도적 기반은 미흡하여, 한국에서도 이에 대한 정책 개선이 필요하다는 목소리가 커지고 있습니다.

3. 한국의 폐배터리 재활용 정책

• 3-1. 폐배터리 관련 법안 및 정책 현황

• 한국에서는 폐배터리 재활용을 위한 다수의 법안과 정책이 논의되고 있습니다. 예를 들어, 배터리 탈거 전 성능 평가를 필수화하기 위한 법안이 제안되었습니다. 이를 통해 사용이 끝난 배터리가 잔존 성능이 높을 경우 신차에 재사용될 수 있습니다. 또한, 폐배터리 재활용을 위한 공정이 전처리와 후처리로 나뉘며, 정부는 이를 위한 법과 제도를 마련하고 있습니다.

• 3-2. 폐배터리 재활용을 위한 정부의 지원 방안

• 정부는 폐배터리 재활용 시대의 본격화를 대비하여 재활용 산업을 육성하기 위한 법과 제도를 마련하고 있습니다. 이 과정에서 법안으로는 배터리 재제조 및 재사용 제품에 대한 안전검사 및 사후검사를 의무화하고, 배터리 주기 이력 관리 시스템이 도입될 예정입니다. 이와 같은 정책적 지원은 폐배터리 재활용 시스템을 효과적으로 구축하는 데 기여할 것입니다.

• 3-3. 국내 재활용 시스템의 문제점

• 현재 한국의 폐배터리 재활용 시스템은 여러 문제에 직면해 있습니다. 우선, 국내에서 폐배터리의 발생량은 증가하고 있으나, 관련 재활용 시설의 절반 이상이 운영되지 않고 있습니다. 이는 폐배터리의 초기 공급량이 적기 때문입니다. 글로벌 시장에서 폐배터리 재활용 설비의 소화 가능 용량이 약 120만 톤(t)인 반면, 실제 폐배터리와 스크랩 발생량은 이에 미치지 못하여 많은 설비가 가동되지 않고 있는 실정입니다.

4. 글로벌 폐배터리 재활용 동향

• 4-1. 중국의 폐배터리 재활용 시스템

• 중국의 폐배터리 재활용 시스템은 성숙 단계에 있으며, 국가적 관리 시스템과 플랫폼 기반 생태계가 활성화되어 있습니다. 2016년부터 폐배터리 재활용 정책을 통해 시장 활성화에 적극 나섰고, 2017년에는 17개 지역에서 폐배터리 재활용 시범사업을 실시하였습니다. 배터리 재활용 관련 분야에 대한 국가표준을 제정하였고, 2019년에는 EU보다 높은 수준의 전기차 폐배터리 자원 회수율 목표를 제시하였습니다. 2022년 상반기 기준, 전기차 배터리 재활용 기업은 40,600개사이며, 전기차 리튬배터리 회수 서비스망은 총 1만 4,899개에 달합니다.

• 4-2. EU의 재활용 의무화 정책

• EU에서는 2030년부터 산업 및 전기차용 배터리에 대해 리튬, 니켈, 코발트 및 납의 재활용 원료 사용 비율을 의무화할 예정입니다. 이 비율은 2035년부터 더욱 높아질 것이며, 이러한 의무화 정책은 각국의 배터리 재활용 관련 제도를 발전시키기 위한 기초가 되고 있습니다.

• 4-3. 전세계적인 재활용 기술 발전 현황

• 전세계적으로 폐배터리 재활용 기술이 지속적으로 발전하고 있으며, 리튬, 코발트 및 니켈 등의 희소금속을 회수하여 재사용하는 기술이 주목받고 있습니다. 현재 한국의 폐배터리 재활용 시스템은 진입 단계에 있으며, 제도와 기술 기반이 미비한 상태입니다. 반면, 중국은 폐배터리 재활용 분야에서 공격적으로 발전하고 있으며, 성숙한 시스템을 바탕으로 자원 회수율을 높이고 있습니다. 한국은 이와 비교할 때 재활용 기술이 아직 초기 단계에 머물러 있으며, 이에 대한 정책적 지원과 기술 개발이 필요한 상황입니다.

5. 폐배터리 재활용의 기술적 도전

• 5-1. 전처리 및 후처리 공정의 기술적 난제

• 현재 폐배터리의 재활용 과정에서 전처리 및 후처리 공정에는 여러 기술적 난제가 존재합니다. 폐배터리의 종류와 제작 사례가 여러 가지이기 때문에, 이는 재활용 및 재사용 방식에 일관성을 주기 어렵습니다. 각 기업의 배터리마다 재료와 크기 등이 달라 대량 처리에 어려움이 있으며, 성능에 따라 어떤 처리 방식이 적용될지에 대한 기준도 명확하지 않습니다. 이러한 시점에서 전기차 배터리의 성능평가 기준이 미비하며, 시스템 해체와 준비 과정에서 차이가 발생하고 있습니다.

• 5-2. 재활용 과정에서의 안전성 문제

• 폐배터리는 유독물질을 포함하고 있으며, 내부에 폭발성을 내재하고 있습니다. 따라서 재활용 과정에서의 안전성 문제가 우려되고 있으며, 운반이나 보관 과정에서도 내부 손상 우려가 존재합니다. 이러한 안전성 문제는 적절한 기술 없이 폐배터리를 운송할 경우 큰 위험을 초래할 수 있으며, 이에 따른 기술 개발과 안전 기준 확립이 요구되고 있습니다.

• 5-3. 리튬 등 희소금속의 재활용 기술

• 리튬은 폐배터리에서 가장 많이 사용되는 희소금속이며, 현재 한국은 모든 리튬을 수입에 의존하고 있습니다. 리튬의 매장량이 제한적이며, 배터리 제작에 필수적인 자원인 만큼 이를 재활용할 기술 개발이 반드시 필요합니다. 폐배터리에서 리튬 재활용 및 재사용을 통해 해외 의존도를 줄이는 것은 국가적으로 중요한 과제로 자리 잡고 있습니다. 따라서 리튬 회수율을 높이기 위한 연구가 필요하며, 정책적으로 폐배터리의 원활한 수거가 지원되어야 합니다.

6. 정책 개선 및 제안

• 6-1. 폐배터리 수거 및 재활용 시스템의 개선 방안

• 현재 한국의 폐배터리 재활용 시스템은 미비한 상태입니다. 전 세계적으로 전기차 판매량은 증가하고 있으며, 이에 따라 폐배터리의 양도 크게 늘어나고 있습니다. 환경부에 따르면 2024년까지 누적된 폐배터리는 약 1만3,800개로 예상되고 있으나, 현재 국내에서의 허용 가능한 폐배터리 수거 및 재활용 시스템은 거의 시작 단계에 불과합니다. 폐배터리의 원활한 수거 및 재활용을 위해 정부에서는 대기환경보전법을 통해 폐배터리 반납을 민간영역에 위탁하는 방식으로 거점수거센터를 설치하고 있습니다. 하지만 기업마다 배터리의 재료와 크기가 다르기 때문에, 재활용 방법이 일관되게 적용되지 않습니다. 각각 다른 방법을 적용할 경우 대량의 폐배터리를 효과적으로 처리하기 어려운 상황입니다.

• 6-2. 표준화된 기술과 법적 기반 마련 필요성

• 폐배터리를 원활하게 처리하기 위해서는 표준화된 기술과 법적 기반이 필수적입니다. 현재 한국의 폐배터리 정책은 불충분하기 때문에, 전기차 배터리의 제작 및 재활용 기준을 마련할 필요가 있습니다. 이와 함께 폐배터리의 성능 평가 기준도 명확히 설정해야 합니다. 각 단계에서의 책임 소재도 명확히 하여 문제 발생 시 원활한 보상 및 해결이 이루어질 수 있도록 해야 합니다.

• 6-3. 이력관리제 도입 및 책임 소재 명확화

• 현재 폐배터리를 처리하는 과정에서 발생하는 안전상의 문제는 명확한 책임 소재가 없기에 큰 문제로 지적되고 있습니다. 이에 따라 제조사, 지자체, 선별 수거기관, 보험사 등의 이해 관계자 간의 책임을 명확히 할 수 있는 이력관리제를 도입해야 합니다. 이력관리제를 통해 각 단계에서 발생하는 문제를 기록하고, 안정성을 확인할 수 있도록 하면, 문제 발생 시 책임 소재를 명확하게 할 수 있습니다. 이력관리제를 통해 각 단계의 안전성을 관리하고 책임을 분명히 하는 제도를 마련함으로써, 보다 안전한 폐배터리 처리 시스템을 구축할 수 있습니다.

결론

• 한국의 폐배터리 재활용 시스템은 현재 기술적 결핍과 정책적 미비로 인한 여러 도전과제와 직면하고 있습니다. 전기차와 같은 친환경 차량의 확산은 리튬 등 희소금속으로 이루어진 폐배터리의 수요 확대를 가속화하고 있으며, 이에 대한 효율적인 수급 및 재활용 체계의 구축이 시급합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 정부의 적극적인 지원 아래 폐배터리 수거 및 재활용에 대한 표준화를 목표로 한 법적 기반 마련과 재활용 기술 개발이 필요합니다. 또한, 이력관리제를 통해 재활용 과정의 안전성을 확보하고 각 이해관계자들의 책임을 명확히 하는 체계를 갖춰야 합니다. 향후 글로벌 경쟁력을 강화하기 위해서는 이러한 정책 개선과 기술적 혁신이 필수적으로 뒤따라야 하며, 이는 국가 자원 관리를 효율적으로 하고 환경을 보호하는 데 있어서도 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

용어집

• 전기차 [차량]: 전기차는 전기를 동력으로 사용하는 자동차로, 최근 환경 문제 해결을 위한 대안으로 주목받고 있다. 전기차의 보급 확대는 폐배터리 발생량 증가를 가져오며, 이는 재활용의 필요성을 더욱 부각시킨다.

• 폐배터리 [자원]: 폐배터리는 사용이 끝난 배터리로, 리튬, 코발트 등 희소금속이 포함되어 있다. 이를 재활용함으로써 자원 절약과 환경 보호가 가능하지만, 현재 한국의 재활용 시스템은 미비하다.

• 리튬 [희소금속]: 리튬은 전기차 배터리 제작에 필수적인 원료로, 전세계적으로 매장량이 제한적이며, 특히 한국은 이를 수입에 의존하고 있다. 리튬의 재활용은 국가 경제의 안전성을 높이는 중요한 요소이다.

출처 문서

• ‘도시광산’ 폐배터리, 원료부족에 재활용 설비 ‘휴업’···韓, 수급 안정화 방안 모색 - 시사저널ehttps://www.sisajournal-e.com/news/articleView.html?idxno=407453
• Recycling and Reuse of Waste Batteries from Electric Vehicles: A reviewhttps://www.jksee.or.kr/journal/view.php?number=4468
• 한경협https://web.fki.or.kr/main/news/statement_detail.do?bbs_id=00034743&category=ST