세계적으로 탈탄소 사회 실현을 위한 대책이 가속화됨에 따라 전기자동차(EV) 보급이 확대되고 있으나 축전지 사용 확대에 따른 환경오염이 사회문제로 부상하고 있다.
특히, 축전지는 리튬(Lithium)을 비롯한 비철금속을 주로 사용하고 수요에 따라 시황이 좌우되고 있어 안정적인 공급 및 가격체계를 확보하기 위한 리사이클 사업에 관심이 집중되고 있다.
배터리는 자동차 뿐만 아니라 각종 기기용 LiB(리튬이온전지)에 투입되는 금속이나 형상 등이 다양해지고 있어 중장기적으로 지속가능한 재이용 시스템을 구축하기 위해 소재 생산기업과의 연계가 필수적으로 요구되고 있다.

비철금속, 전기자동차 보급이 가격 좌우…
글로벌 LiB 시장은 2020년 47조4100억원에서 2024년 95조2030억원으로 2배 확대될 것으로 예상된다.
LiB 양극에 사용하는 리튬, 니켈, 망간, 코발트(Cobalt)와 음극에 사용하는 구리가 모두 비철금속으로 공급원이 일부 지역에 편재해 공급물량이 한정됨에 따라 LiB를 비롯한 배터리 수요에 따라 급등과 폭등을 반복하고 있다.
LiB의 주요 소재인 리튬 화합물은 중국 정부가 전기자동차 관련 보조금 정책을 시작하면서 수요가 확대됐고, 2020년에는 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 사태의 영향으로 가격 변동이 거의 없었으나 2021년 수요가 급속도로 회복하면서 3월 배터리 그레이드 가격이 연초에 비해 약 90% 폭등한 것으로 나타났다.
최근에도 상승세를 계속하고 있으며 전기자동차 보급에 따라 등락을 거듭할 것으로 예상된다. 
배터리용 비철금속 가운데 거래가격이 가장 높은 코발트는 2021년 봄 중국이 전기자동차 생산을 확대하기 위해 비축물량을 늘리면서 3월 거래가격이 파운드당 25달러대로 50% 올라 2019년 1월 이후 최고치를 형성했다. 
자원이 편재된 콩고는 광업법에 따른 수출규제, 아동노동 문제 등 공급불안을 야기할 수 있는 리스크가 상당해 비철금속 가격이 더욱 상승할 가능성이 제기되고 있다. 
구리는 LiB 등 축전지용 수요가 아직 많지 않으나 탈탄소화로 LiB 및 차세대 송전망용 수요가 확대될 것으로 예상됨에 따라 투기수요가 몰려들고 있다.
런던금속거래소(LME)에서는 2021년 5월7일 기준 3개월 선물이 톤당 1만325달러로 사상 최고치를 형성했으며 이후에도 1만달러대로 강세를 유지하고 있다.
비철금속은 LiB 수요를 충족시킬 수 있도록 매장된 자원을 개척해 배터리 그레이드로 정체‧처리할 수 있는 설비를 건설하기까지 3-5년이 소요되고 충분한 생산량을 확보하기까지도 상당한 시간이 필요한 것으로 파악되고 있다.
아울러 공급 안정성과 지속가능성, 품질관리, 품질기준과 함께 가격 안정성이 필수적으로 요구되며 친환경 사회에 대응하기 위한 법규 준수, 기업가치 향상을 위한 SDGs(지속가능발전목표) 대응도 중요해지고 있다.

배터리 리사이클 기술 주목…
최근에는 LiB를 비롯한 배터리 리사이클이 주목받고 있다.
전기자동차가 보급됨에 따라 LiB 폐기량이 늘어나고 있고 리튬, 코발트를 중심으로 비철금속 거래가격이 요동치고 있기 때문이다.
유럽, 중국 등은 자동차용 배터리 리사이클을 위한 규정을 제정했으며 일본 비철금속 공급기업들은 시장 성장성을 내다보고 LiB 폐기량 증가에 대비해 처리능력 확대 및 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
일본에서는 주로 배터리 생산기업의 제조공정에서 발생하는 폐기물로 리사이클이 이루어지고 있으며 자동차용 LiB 본체 등을 회수해 처리하는 사례는 아직 많지 않은 것으로 파악되고 있다.
배터리 생산기업에 따라 스펙이 미세하게 다른 양극재는 우선 동일 타입의 LiB를 모아 열처리를 통해 전해액, 수지를 연료로 전환한 후 분리‧농축해 니켈, 코발트, 망간 등 비철금속이 포함된 블랙샌드로 재이용하는 건식공법이 주류를 이루고 있다.
개별 금속을 LiB에 이용할 수 있는 수준으로 품질을 높이기 위해서는 단일원소를 회수할 수 있는 습식공법이 적합하며 기술적으로는 가능하나 높은 처리비용으로 채산성이 맞지 않아 아직 실용화하지 못하고 있다.

SK‧LG‧삼성에 현대자동차‧포스코까지…
국내기업들도 성장 가능성을 기대하고 배터리 재활용 시장에 뛰어들고 있다.
전기자동차 시장이 급성장하면서 글로벌 폐배터리 재활용 시장이 2050년 600조원으로 성장하고 국내시장도 2029년 7만8981개(1만8758톤)로 2020년에 비해 500배 이상 성장할 것으로 예상되고 있다.
SK이노베이션은 폐배터리 재활용 사업을 본격화해 2025년까지 리튬, 니켈, 코발트, 망간 생산능력 6만톤을 확보할 계획이다.
SK이노베이션은 지주회사로 전환한 후 그린 포트폴리오 개발(Green Portfolio Designer & Developer)에 집중하고 핵심 중 하나로 배터리 재활용 사업을 육성할 방침이다.
배터리 리사이클은 배터리 생산에서 나오는 스크랩과 2025년부터 본격화되는 폐배터리 회수를 기본으로 하며 리튬과 니켈·코발트·망간(NCM)을 회수할 예정이다.
LG에너지솔루션은 미국에서 제너럴모터스(GM)와의 합작법인 얼티엄셀즈를 통해 북미 최대의 배터리 재활용기업인 리-사이클(Li-Cycle)과 폐배터리 재활용 사업을 진행하고 있으며, 폐배터리를 재사용해 만든 전기자동차용 충전 ESS(에너지저장장치) 시스템을 오창공장에 설치했다.
10만km 이상을 달린 전기택시에서 뗀 배터리로 만들었으며, 100kW 충전기로 순수 전기자동차 GM 볼트를 약 1시간 충전하면 300킬로미터 정도를 달릴 수 있는 것으로 알려졌다.
LG에너지솔루션은 시스템을 테스트한 후 폐배터리 재사용을 위한 다양한 사업에 활용할 계획이다.
삼성SDI는 배터리를 분해해 원재료인 니켈, 코발트, 망간 등을 추출하는 배터리 재활용 사업에 관심이 많은 가운데 협업을 강화하고 있다.
폐배터리 재활용 전문기업 피엠그로우에 지분을 투자하고 배터리 재활용 사업을 위해 성일하이텍과도 협업하고 있다. 성일하이텍은 폐배터리를 재활용해 희귀금속을 회수하는 기술을 보유하고 있으며 현재 미국, 중국, 말레이시아, 헝가리 등에서 사업을 영위하고 있다.
포스코는 폐배터리에서 니켈, 리튬 등을 추출하는 사업을 진행하면서 광양에 관련설비 건설을 준비하고 있으며 폴란드에도 폐배터리 법인을 설립한 것으로 알려졌다.
두산중공업은 화학제품을 사용하지 않고 사용 후 배터리에서 탄산리튬을 회수하는 기술개발에 성공했고 현대자동차, OCI, 한화큐셀도 폐배터리 기반의 ESS를 개발하기 위해 협력을 강화하고 있다.

배터리‧소재 생산기업 연계가 중요…
LiB 관련 폐기물이 발생하기 시작한 1990년대 중반에는 희소가치 있는 코발트 함유율이 매우 높음에 따라 리사이클제품도 가치가 높아져 유상으로 거래가 이루어졌으나 최근에는 코발트 사용량을 줄이고 있어 처리비용을 받은 후 폐기물을 인수하는 역유상 패턴이 증가하고 있다.
자동차용 LiB 처리비용은 형태, 처리내용에 따라 상이하나 운임 등을 포함해 kg당 약 1800원을 형성하고 있으며 상승세를 계속하고 있는 것으로 알려졌다.
배터리 자체의 구조와 금속 구성이 다양해지고 있기 때문이다.
회수율이 가장 높은 소형 LiB는 실린더형, 각형, 라미네이트형 등 다양한 형태가 있어 분리에 더 많은 시간이 소요되며 코발트 감축의 일환으로 비교적 저렴한 인산철리튬(LFP)계 등 다양한 금속으로 이루어진 신규 LiB가 개발됨에 따라 개별 소재에 적합한 처리 시스템을 개발할 것이 요구되고 있다.
LiB 재이용에 필요한 처리비용을 어디에서 부담할지 애매한 점도 리사이클 진행을 막는 요인으로 작용하고 있다.
일본에서는 자동차 생산기업을 중심으로 자동차용 LiB 리사이클 시스템 구축을 추진하고 있으나 태양광발전 등에 사용되는 ESS 분야에서는 아무런 움직임이 없는 것으로 파악되고 있다.
일본은 2012년 재생에너지 고정가격 매입제도가 도입된 이후 주택 및 산업용 태양광 패널, ESS 설치가 증가했고 최근에는 태양광 패널 열화가 문제시됨과 동시에 ESS도 열화가 발견되고 있으나 도급업자 도산 등으로 리사이클 처리가 어려운 사례가 대부분이어서 관련대책을 검토하고 있다.
배터리 리사이클 비즈니스가 본격화되고 있는 가운데 세계적으로 통용되는 시스템을 구축하기 위해서는 자동차 등 업종을 한정하지 않고 축전지를 사용하는 모든 영역에서 최종제품 및 소재 생산기업이 기업가치 향상을 위한 SDGs를 의식하며 연계할 필요성이 제기되고 있다. (강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com)