[투데이에너지 차기영 기자] 전세계 전기차 판매량이 빠르게 증가하고 있는 한편 폐배터리 시장도 주목받고 있다. 특히 정부는 폐배터리를 순환자원으로 지정하고 배터리 자원순환 집적단지 착공, 폐배터리 재활용 시범사업 추진 등 적극적인 행보를 펼치고 있다. 이에 사용후 배터리의 시장 활성화를 위해 기획·사용·폐기 전주기를 고려하고 통합시스템을 구축해 디지털 기반 이력관리가 이뤄져야 한다. /편집자 주
2022년 전 세계 전기차 판매량은 1,000만대 이상으로 빠르게 증가하고 있고 자동차용 리튬이온 배터리 수요 용량은 전기차 판매 증가로 인해 2021년 약 330GWh에서 2022년 550GWh로 약 65% 증가했다.
또한 전기차 증가에 따라 전기차 배터리 재활용 Li, Co 등의 회수와 Pd, Cd, Cu 등 유해물질의 관리가 중요한 바 전기차 배터리는 우리나를 비롯한 중국과 일본이 세계 시장 점유율을 차지하는 주요 국가이다.
주요 국가별 전기차 배터리 재활용 정책을 살펴 보면 EU는 2030년까지 리튬이온 배터리 70% 회수 목표를 설정하고 2030년부터 배터리에 재활용 원료 사용 비율 의무 및 배터리 여권 제도 등을 실시하고 있다.
일본은 환경보호와 안정적인 배터리 공급망 확보를 위한 전기차 배터리 회수 등 폐배터리 재자 원화 의무화를 실시하고 있다.
중국의 경우 전기차 제조업체가 배터리를 회수해 관리하는 배터리 재활용 생산 책임자를 시행하고 재활용 촉진을 위한 배터리 규격, 등록, 회수, 포장, 운송, 해체 등 전과정에서 국가표준을 제정하고 있다. 특히 ‘배터리 이력관리 플랫폼’을 통해 전치가 배터리의 생애주기의 전과정을 모니터링할수 있는 관리감독체계를 구축했다.
한편 우리나라는 전기차 사용후 배터리를 순환 자원으로 인정해 폐기물 관련 규제에 벗하는 고시 제장안을 행정 예고했고 2025년에 전기차 사용후 배터리 자원순환 클러스터를 포항에 조성한다. 또한 2030년에 배터리 제조시 코발트 12%, 납85%, 리튬4%, 니켈4% 등 재활용 소재를 일정 비율 의무사용을 실시한다.
전기차 사용후 발생되는 폐배터리를 에너지저 장장치 등에 재사용하기 위해서는 배터리 성능이 최소 65% 이상이어야 하는 바 전기차 폐배터리를 재사용하거나 분해 후 재활용하기 위해서는 폐배터리의 품질을 분류할 신속하고 정밀한 성능 평가 방법이 마련돼야 한다.
현재 우리나라는 2021년 1월 전 후로 지자체 반납의무 대상 배터리와 반납의무가 없는 배터리로 분류하고 있다. 지자체 반납의무 대상 배터리들은 한국환경공단의 미래폐자원거점수거센터에서 회수해 보관, 성능평가, 매각 등을 수행하고 있다.
■폐배터리, 순환자원으로 규제 면제
정부가 2024년부터 전기차 폐배터리를 규제면제 대상으로 지정했다. 환경부(장관 한화진)는 유해성이 적고 경제성이 높은 전기차 폐배터리를 관련 규제면제 대상으로 지정하기 위한 ‘순환자원 지정 등에 관한 고시’ 제정안을 행정예고했다.
지난해 12월31일 전부개정된 ‘순환경제사회전 환촉진법’에 따라 유해성, 경제성 등 요건을 충족 하는 폐기물에 대해서 환경부 장관이 순환자원으로 일괄 지정할 수 있도록 하는 지정·고시제가 신설되면서 개별 사업자가 별도로 신청하고 검토 결과를 기다리지 않더라도 순환자원 제도를 활용할수 있는 길이 열렸다.
순환자원 지정·고시제는 2024년 1월1일부터 시행될 예정이며 개별 신청에 따른 순환자원 인정제도와 병행해 운영된다.
전기차 폐배터리는 순환자원으로 지정됨으로써 순환이용의 용도, 방법 및 기준 등을 모두 준수하는 범위에서 폐기물로 간주하지 않게 돼 폐기물 규제에서 면제된다.
전기차 폐배터리는 침수·화재·변형·파손 등이 없고 셀이 훼손돼 유해물질이 유출되거나 화재·폭발 등 위험이 없는 것으로 폐배터리를 셀 단위 분해 없이 본래 성능으로 복원해 재사용하거나 에너지저장장치, 비상전원공급장치 등의 제품으로 재제조하는 등 세부기준을 충족하는 경우에 한해 순환자원으로 분류된다.
순환자원 지정대상 품목 모두 다른 종류의 폐기 물과 혼합되지 않고 이물질 함유량이 높지 않도록 관리해야 하며 순환자원을 발생 또는 사용하기 전에 순환자원정보센터(www.re.or.kr)에 관련 정보를 등록해야 한다. 수출을 목적으로 하는 경우에는 순환자원으로 분류되더라도 ‘폐기물의 국가 간의 이동 및 그 처리에 관한 법률’을 준수해야 한다.
환경부는 행정예고를 거쳐 내년부터 순환자원 지정·고시제가 본격 시행되면 유용한 폐자원의 순환이용이 확대돼 핵심자원의 국내 공급망 확보에 기여하고 순환경제 이행을 활성화할 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다.
■사용후 배터리 전주기 표준화 본격 추진
산업통상자원부 국가기술표준원(원장 진종욱)은 지난 12월20일 ‘K-배터리 표준화 포럼’을 개최 하고 K-배터리 산업의 순환경제 실현을 성공적으로 뒷받침하기 위한 ‘전기차 사용후 배터리 표준화 전략’을 발표했다.
이번 표준화 전략은 아직 시장 초입 단계에 있는 사용후 배터리 산업 전반의 제도적 공백과 국제규제 등에 선제적으로 대응하기 위해 마련됐다.
이번 전략을 통해 민간과 함께 사용후 배터리 운송, 이력 관리, 안전성·성능평가, 소재 회수 및 재활용, 폐기 등 가치사슬 전단계의 표준화 과제를 체계적으로 이행한다. 우선 시급한 과제로 꼽혔던 재사용전지의 안전 기준(KC)은 올해 10월에 마련해 이미 시행 중이며 재활용 양극재 원료의 표준물질 및 시험방법 등은 연내 개발을 완료한다.
더 나아가 재사용전지 안전검사 비용 절감을 위해 도입한 SW검사기법을 국제표준으로 제안하고 재활용 원료물질에 대한 시험방법을 우수재활용 제품(GR) 인증과 연계해 판로지원도 강화할 계획이다.
또한 국제표준화기구에서 논의 중인 이력 관리(라벨링·코드화 등), 성능평가 관련 표준에 대해서는 국제표준화 활동에 적극 참여해 우리업계 수요의 반영과 함께 전략적 도입에 주력할 계획이다.
업계의 혼선을 줄이기 위해 사용후 배터리 ‘용어 표준’과 사용후 배터리 유통·거래시장 활성화를 위한 ‘운송 보관’에 대한 표준화도 본격 착수한다.
앞으로 ‘K-배터리 표준화 포럼’을 통해 산학연 표준 전문가 간 협력체계를 공고히 해 사용후 배터리 표준화 전략의 차질없는 이행은 물론 이차전지 산업의 기술 발전 등에 따른 신규 표준화 수요도 지속 발굴해 나갈 예정이다.
진종욱 국가기술표준원장은 “그간의 산업계 수요를 바탕으로 마련한 사용후 배터리 표준화 전략이 배터리 재활용 시장 활성화에 기반이 되기를 기대한다”면서 “앞으로 우리나라 K-배터리가 초격차 첨단산업으로 지속 성장할 수 있도록 빈틈없이 표준화를 지원하겠다”고 밝혔다.
■사용후 배터리, 민간 주도 거래시장 열리나
배터리 3사, 현대차 등이 참여 중인 배터리 얼라이언스는 지난 11월14일 ‘사용후 배터리 통합관리체 계’ 업계(안)과 이를 뒷받침하기 위한 법률(안)을 정부에 제출했다.
배터리 얼라이언스는 배터리 3사, 자동차사, 재제 조·재사용·재활용기업, 폐차업계, 보험업계 등 24개 기관 참여중이다.
우선 업계(안)은 사용후 배터리를 ‘폐기물’이 아닌 ‘전기차에서 분리돼 재제조·재사용·재활용 대상이 되는 배터리’로 새롭게 정의하고 있다.
사용후 배터리는 셀 일부를 수리·교체한 후 자동차에 탑재하거나(재제조) 에너지 저장장치 등으로 용도 전환이 가능해(재사용) 충분한 경제적 가치를 갖고 있음에도 현재는 폐기물법상 폐기물로 분류돼 관련 규정을 적용받고 있다.
업계(안)은 ’30년까지 연평균 50% 이상 급성장이 예상되는 사용후 배터리 거래의 활성화를 위한 방안 들도 제안한다. 특히 민간의 자유로운 거래를 최대한 보장하는 것을 원칙으로 한다.
다양한 형태의 거래가 존재하고(현물/선도 거래, 직접/중개 거래 등) 새로운 사업자의 등장도 가능해(유통업, 임대(리스)·교체업, 운송·보관업, 성능평가업 등) 정부의 지나친 규제는 시장 활성화를 방해할 수있기 때문이다.
다만 시장의 공정성, 효율성 등을 담보하기 위한 최소 장치로 사용후 배터리를 확보·유통·활용하는 자의 자격 요건을 설정했으며 모든 거래의 결과는 정부 시스템에 기록해 올리기로 했다.
배터리 공급망 강화를 위한 배터리 여권제도(통합 이력관리시스템)의 도입도 제안됐다. 배터리를 취급, 유통하는 사업자들은 배터리 전 주기에 걸쳐 배터리 조성·식별 정보, 운행 중 사용정보, 거래 결과, 성능· 안전점검 결과 등을 시스템에 입력해야 한다.
축적된 정보는 건전한 거래시장을 조성하고 배터리 공급망 및 안전성 강화에 우선 활용되며 일부 정보는 배터리 제조사 등에 제공돼 배터리 성능향상과 기술개발을 위한 핵심 정보로 쓰일 것으로 기대된다.
업계(안)은 배터리의 안전관리 체계도 담고 있다. 배터리 상태별, 제품별로 안전 규정은 개별 규정에 산재해 있거나 제도가 공백인 경우도 많다. 업계(안)은 지속할 수 있고 체계적인 사용후 배터리 안전관리 시스템을 구축하기 위해 활용 전 검사(배터리 탈거 후)→제품 안전검사(에너지저장장치(ESS) 등 제품으로 제조 후)→사후검사(제품 설친 후) 등 3단계에 걸친 검사 체계를 제안하고 있다.
장영진 산업부 1차관은 “이번 업계(안)은 민간 주도로 만들어져 현장의 목소리와 시장 상황을 생생히 반영하고 있다”라며 “업계안이 민간이 끌고 정부가 미는 역동적 경제의 대표적인 성공 모델이 될 수 있도록 앞으로 관계 부처와 국회 논의 등을 적극적으로 추진 하고 법률안의 조속한 입법도 진행하겠다”라고 밝혔다.
■환경부, 배터리 자원순환 집적단지 착공
환경부(장관 한화진)는 지난 12월5일 경북 포항시 남구 동해면에서 폐배터리 순환경제 산업생태계 조성을 위해 전기차 배터리 자원순환 집적단지(클러스터) 착공식을 개최했다.
포항 블루밸리 국가 산업단지 내(부지 17,281㎡)에 들어서는 이번 집적단지는 전기차 보급 확대로 폐배 터리 발생 급증이 예상됨에 따라 전기차 배터리에서 희소금속 등 광물자원을 추출해서 배터리 제조원료로 재활용하기 위해 추진하는 것이다.
환경부는 전기차 배터리 재활용을 녹색산업으로 중점 육성하기 위해 재활용 기업의 기술 개발 및 판촉, 교육·홍보 등을 지원하기 위해 이번 전기차 배터리 자원순환 집적단지를 조성하게 됐다.
이번에 착공하는 집적단지는 배터리 산업 진흥과 연구·실증화시설을 갖춘 연구지원단지와 블루밸리, 영일만 산업단지 내 배터리 재활용기업이 입주하는 기업집적단지로 구성할 계획이며 2025년 6월에 준공될 예정이다.
주요 실증시설로는 유용 광물이 포함된 블랙 파우더(BP) 제조, 유가금속 추출(용매추출), 폐수처리 공정시스템, 배터리 성능평가 등으로 구성된다.
전기차 배터리 자원순환 집적단지(클러스터)가 본격적으로 가동되면 전기차 배터리 재활용산업 성장과 관련 기업의 기술개발에 필요한 실증연구 기반시설 (인프라)이 제공되고 신산업 창출에 필요한 사업기회가 제공되는 등 지역경제 성장을 선도하고 배터리 전후방산업의 국제 경쟁력를 강화하는데 도움을 줄 것으로 보인다.
한화진 환경부 장관은 “전기차 배터리 자원순환 집적단지를 조성해 우리나라 기업이 전 세계 배터리 재활용시장을 선점하고 핵심자원을 안정적으로 공급할수 있는 기반을 마련하겠다”며 “이를 통해 순환경제 산업생태계가 발전될 수 있도록 최선을 다겠다”고 밝혔다.
■환경부, 폐배터리 재활용 시범사업 추진
환경부(장관 한화진)는 제주특별자치도 및 (주)에스에프에코와 지난 12월19일 제주도에 보관 중인 재활용 용도의 전기차 사용후 배터리를 전처리(파분쇄를 통해 블랙파우더 생산)하는 시범사업 추진 협약을 체결했다.
제주도에서 반납된 전기차 폐배터리는 제주도 내에서 재활용하거나 육지로 이송해야 하나 이 지역에는 재활용업체가 없고 폐배터리를 육지로 이송할 경우 화재·폭발 위험이 있어 제주테크노파크에 보관 중인 상태였다.
이에 환경부와 제주특별자치도는 제주 지역 내 폐배터리의 안전한 재활용을 위한 전처리 시설 설치를 검토했다. 그 결과 폐배터리를 전처리해서 만든 블랙 파우더는 해상운송이 가능해 육지의 후처리시설(제 련공정을 통해 리튬, 코발트 등 추출)로 운송이 가능한 것으로 확인됐다.
이번 시범사업은 액화질소, 액화천연가스(LNG) 냉열 등을 활용해 –50℃ 이하의 온도에서 배터리의 전해액을 동결시켜 전기를 차단해 화재나 폭발 위험을 제거한 후 초저온 동결파쇄 공법을 적용하여 전기차 폐배터리를 전처리하는 것이다.
환경부는 이번 시범사업에서 폐배터리 운송비용 지원, 관련 제도정비 및 인허가 취득을 지원한다. 제주특 별자치도는 부지 제공(유상 임대), 전기차 사용후 배터리 공급(유상 매각), 인허가 취득을 지원한다. 에스에프에코는 초저온 동결파쇄 전처리 설비를 설치 및 운영할 예정이다.
이번 시범사업으로 제주도에 보관됐던 재활용 용도의 전기차 사용후 배터리를 안전하게 전처리해 육지의 후처리 시설로 이송해 유가금속을 회수해 공급망 확보에 도움을 줄 것으로 예상된다.
또한 액화천연가스(LNG) 냉열을 활용해 온실가스 감축 등 탄소중립과 순환경제 전환 촉진에도 기여할수 있다.
조현수 환경부 자원순환국장은 “배터리 핵심광물의 공급망 안전성 강화를 위해서 재활용을 통해 재생원료를 배터리 제조에 안정적으로 공급하는 것이 매우 중요하다”면서 “이번 시범사업을 통해 제주에서 보관 중인 사용 후 배터리를 안전하게 재활용하고 시범사업 결과를 분석해 친환경 기술의 적용 확대를 검토하겠다”고 밝혔다.
■사용후 배터리, 디지털 기반 이력관리 ‘관건’
디지털 이력관리 체계는 배터리의 전 주기 동안의 활동과 상태를 추적할 수 있게 해주므로 소비자, 제조 업체, 정부 기관 등 관련 당사자들에게 투명성을 제공 하며 자원의 재활용 및 폐기 과정을 최적화할 수 있다.
특히 바젤 협약에서는 전기차 폐배터리를 유해폐기 물로 간주함에 따라 순환자원 인증에 앞서 디지털 기반의 이력관리 체계 구축이 요구되는 상황이다.
아울러 전기차 폐배터리의 처리를 위한 성능 평가는 많은 시간과 비용이 소요되므로 B a t t e r y Management System(BMS) 기반의 신속·정밀 성능 평가 방안이 마련돼야 한다.
BMS는 전기차 배터리의 전류, 전압, 온도 등을 모니터링해 최적의 성능을 평가할수 있는 시스템이므로 이는 성능평가 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.
또한 국내에는 현재까지 전기차 폐배터리의 발생량이 충분하지 않으므로 재활용 활성화를 위해 환경성 보장제의 적용을 강화해야 한다.
한편 폐배터리 처리 시 감전, 화재 등의 위험이 발생할 가능성이 있으므로 전기차 폐배터리 재활용 전과정의 세부 기준 및 표준화는 과학적 근거에 의한 안전, 통제, 효율성의 관점에서 마련돼야 한다.
■배터리 순환이용, 기획·사용·폐기 전주기 고려해야
다시 매각된 전기차 사용후 배터리들은 ESS 등 전력공급 시스템, 농업용 전동 고소작업차, 이륜차, PM, 독립형 태양광 및 가로등, 캠핑용 파워뱅크 등으로 재사용 되고 있다.
우선 재성원료 물량 확보가 관건이다. 확보 가능한 사용후 배터리 용량을 산정하고 배터리팩 구성 물질 중 국내 물질 재활용 효율을 전망하고 재생원료 물량을 확보하는 것이다.
또한 민간 영역으로 확대 시 안전성을 확보하고 통합관리체계를 구축해야 한다. 전기차 폐배 터리 반납의무가 폐지되면 ‘전기자동차 배터리 반납에 관한 고시’가 효력을 잃게 되므로 해당 내용을 대체할 법규가 필요하다는 것이다.
전기차 사용후 배터리 보관 시 화재에 대응할수 있도록 재제조 등 사업장 안전조치와 보호장 치가 마련돼야 하고 폐배터리 발생량 급증에 따른 성능평가 자격기관이 관련 사항을 대행할 수있는 근거 마련도 필요하다.
또한 배터리 대상범위가 확대돼야 한다. 현행 순수전기차 배터리에서 하이브리드 및 수소 전기차 배터리, 전기이륜차 배터리 및 산업용 ESS 등으로 확대하고 현행 전기차로부터 탈거된 배터리에서 배터리 교환형 대여 사업을 고려해 배터리 중심의 관리체계를 구축해야 한다.
아울러 사용후 배터리 재사용 및 재활용 시장 활성화 지원이 이뤄져야 한다. 특히 제품 기획 시부터 사용단계와 폐기 이후 단계에서의 순환 성을 고려해 지속가능한 제품 설계를 촉진해 나가야 한다.
또한 자원순환성을 고려한 원료, 재사용 및재활용이 용이한 제품, 사용 단계의 수명을 고려해 내구성 강화 및 수리 용이성을 고려한 제품과 서비스 영역을 확장해 나가야 할 뿐만 아니라 제조사와 재사용, 재제조 및 재활용 업계간 정보 공유도 필요하다.
특히 배터리 순환경제 활동으로 발생하는 온실가스 감축 효과에 대한 인정이 필요하다. 기업의 자발적 순환경제 활동은 폐기물 배출량을 감소시키고 온실가스 배출량 감축에 기여하므로 직·간접적인 사회적 비용을 낮추는 효과에 대한 인센티브가 제공돼야 한다.
이를 효과적으로 실행하기 위해 디지털 기반 이력관리 통계시스템 구축이 마련돼야 한다. 사용후 배터리의 재사용 및 재활용 시장 활성화를 위해 배터리가 사용되는 과정을 확인할 수 있는 배터리 이력 관리가 필요하다.
사용후 배터리의 입고 단계부터 배터리팩 또는 모듈의 진단 결과, 등급 뷴류, 안전성 검사, 출고 이력까지 전산 시스템에서 처리해 정보의 안전성, 신뢰성 확보, 전국 어디서든 표준화된 데이터와 이력정보를 모니터링할 수 있는 시스템 구축에 나서야 한다.