전기차 보급의 확대화 사용후 배터리 발생량 증가

전기차 보급의 확대로 글로벌 배터리 시장이 급격히 성장하고 있다. 사용후 배터리는 폭발·화재의 위험성이 있고 사고 시 유해한 가스를 방출하기 때문에 대규모 물량의 신속하고 안전한 처리가 필요하다.

전기차에서 탈거한 사용후 배터리는 성능평가 후 잔존가치에 따라 용도를 분류한다. 잔존가치가 높은 배터리는 다른 용도로 재사용 할 수 있으며 잔존가치가 낮거나 이상 열화가 발생한 배터리는 완전 폐기 후 재활용 처리를 통해 리튬, 니켈, 코발트 등 유용한 자원을 회수한다.

<전기차에서 탈거한 사용후 배터리의 용도 분류>

사용후 배터리 재사용 산업 이슈

배터리는 전기차 사용 환경에서 반복되는 충·방전 과정으로 성능이 감소한다. 사용후 배터리는 전기차의 주행거리 및 사용패턴에 따라 상이한 열화도를 지니게 된다. 특히, 비정상 열화가 발생한 배터리는 재사용 중 내구가 취약하거나 화재·폭발 등 안전사고가 발생할 가능성이 높다. 따라서 사용후 배터리를 재사용하기 위해서는 배터리의 용량, 출력, 내구 및 안전성을 빠르고 정확하게 진단해야 한다.

진단 항목 중 용량이나 출력은 배터리의 추가적인 손상 없이 검사할 수 있지만, 내구성능 및 안전성의 경우 비파괴로 평가하기 어렵다. 재사용 산업의 활성화를 위해 고속 진단, 저비용 해체, 재사용 배터리 설계 및 운용 기술 등 해결해야 할 여러 가지 문제점들이 있다. 가장 중요한 문제 중 하나는 재사용 배터리의 사용기한 동안 성능과 안전을 보증할 수 있는 인증 체계를 구축하는 것이다.

사용후 배터리 재활용 산업 이슈

잔존가치가 낮은 사용후 배터리는 폐기 후 재활용 처리를 통해 양극재의 주요 성분인 리튬, 코발트, 니켈 등 희유금속을 회수하고 있다. 재활용 산업이 빠르게 성장하고 있으나 탄소 및 폐수 발생 저감과 수익성 개선이 필요한 상황이다.

사용후 배터리 재활용을 통해 회수한 금속으로 배터리를 생산할 경우, 신규 배터리 제조 공정과 비교하여 CO2 발생량의 절감이 크지 않은 것으로 보고되고 있다(Nature substantiality (2019) 2, 148). 재활용 공정 중 산·염기 중화 및 용매 추출 단계에서는 다량의 망초(Na2SO4) 폐수가 발생한다.

전지사는 배터리 원가 절감을 위해 고가 금속인 코발트의 사용량을 줄이고 있고, 저가의 철을 주원료로 사용하는 리튬인산철 배터리의 판매가 확대되고 있다. 따라서 향후 사용후 배터리 재활용 산업의 수익성이 악화될 가능성이 있다.

사용후 배터리 재활용 산업의 글로벌 경쟁력 강화를 위해, 기존 도시광산 기술의 공정을 개선하고 폐수를 처리하는 기술과 자원 순환 루프를 줄일 수 있는 차세대 재활용 기술 개발이 필요하다.

사용후 배터리 재사용·재활용 산업 활성화를 위한 도전과제

배터리의 전 주기 탄소발자국 및 재활용 원료 사용 최소 비율 규정 등 국제적인 규제 대응을 위해, 사용 후 배터리 기술 역량이 배터리 산업의 주요 경쟁력으로 작용할 것으로 전망된다. 향후 폭발적인 성장이 예상되는 사용후 배터리의 시장을 선도하기 위해 법적·제도적 기반 마련이 시급하다.

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