Special 차세대 전기차용 소재기술 개발 동향 및 산업전망(1)

전기자동차용 폐배터리 재활용 기술 동향

전호석_한국지질자원연구원 자원회수연구센터 센터장

1. 서론

이차전지는 외부의 전기에너지를 화학에너지의 형태로 전환시켜 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 여러 종류의 이차전지 중 리튬이차전지는 전기자동차의 급속한 보급으로 최근 시장규모가 크게 확대되고 있다. 국내 전기자동차 판매량은 2018년 누적 기준 57,289대로 연평균 약 94% (2012~2018)의 급격한 성장률을 기록하고 있다. 또한 정부는 ‘미래자동차산업 발전전략’ 및 ‘2030년 국가 로드맵’을 통해 밝혔듯이 2030년 전기자동차 누적 보급대수를 300만대로 확대할 계획으로, 리튬이차전지 시장의 성장세는 지속될 것으로 전망된다. 따라서 향후 전기자동차에서 발생되는 폐전지도 크게 증가할 것으로 예상된다. 
  전기자동차의 전지는 초기 대비 용량이 70% 이하로 감소하면 충전 및 방전 시간, 주행거리, 안전 등 운행상의 문제로 교체가 필요하며, 일반적으로 5~10년 사용 후 폐기된다. 따라서 전기자동차 폐전지 시장은 2028년 이후 본격화될 것으로 전망되며, 에너지경제연구원은 2029년에 약 8만개가 배출될 것으로 예측하고 있다. 이러한 폐전지를 처리하지 않고 폐기할 경우, 코발트, 망간, 니켈 등 희유금속의 미활용뿐만 아니라 심각한 환경오염을 유발할 수 있다. 실제로 국립환경과학원은 친환경차 폐전지를 산화코발트, 리튬, 망간, 니켈 등을 1% 이상 함유한 유독 물질로 분류하고 있다. 이러한 문제의식에서 폐전지 처리기술이 개발되고 있다.

                 자료 : KDB미래전략연구소, 2019, 전기차 폐배터리 활용 현황과 시사점
그림 1. 전기자동차 사용 후 폐전지 배출 추정치 및 추정량

  폐전지 처리 방법은 크게 재사용 (Reuse)과 재활용 (Recycling)으로 구분 할 수 있다. 재사용은 전기자동차에서 분리된 폐전지를 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS) 및 무정전 전원 장치(Uninterruptible power system, UPS) 등의 전원으로 사용하는 것이다. 효율이 감소한 폐전지도 잔존 용량을 감안할 때, 지속적인 충전 및 방전이 가능하므로 ESS로 재사용이 가능하다. 포스코경영연구원의 분석에 따르면, 전기자동차 전지 대비 ESS는 운행환경이 혹독하지 않아 7년에서 15년 정도 사용한 전기자동차 전지는 ESS로 재생 이용 시, 10년 이상 연장 사용이 가능한 것으로 보고되고 있다. 재활용은 전지를 분해해 고가의 희유금속을 추출하는 것이다. 용량 저하가 심하거나 외부 충격 등으로 파손이 발생하여 ESS로 재사용이 불가능한 전지의 경우, 전지 내 함유된 고가의 희유금속을 회수하는 방안이 필요하다.

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