전기차 배터리 재활용은 장점일까?
이전글에서는 내연기관과 전기차의 비교를 주로 했었죠, 그중 제가 뺀 장점이
"전기차 배터리는 재활용이 되고 ESS로 활용할 수 있다"
이 지점입니다. 사실 전 세계적 추이로 보면 장점이라 할 수도 있지만 회사에게는 단점이 되고 발목을 잡는 하나의 사다리 겉어 차기로 해석될 여지가 있다 생각하거든요 오늘은 이에 대해 한번 분석해 보죠
배터리 재활용이란?
사실 최신 트렌드에서부터 많은 업체들이, 전기차 폐배터리를 재활용하여 에너지 저장장치인 (ESS)를 만듭니다, 정확히 말하면 전기차에 배터리 수명은 배터리의 용량이 초기 용량의 80% 이하로 떨어졌을 때를 배터리 수명이 다한 것으로 간주하는 것이 일반적인 관행입니다
뭐 자료를 찾아보니 니켈-카드뮴 전지부터 내려오는 그런 기준이라는데 아직은 이 부분에 대한 공부는 덜해서요 이건 나중에 읽어보고 자세히 다루겠습니다.
뭐 이런저런 근거들이 있겠지만 배터리는 전공분야가 아니라서요, 사실 뭐 열폭주 가능성, SEI층형성, 저항증가 등등 많은 이유들이 있겠지만 중요한 건 어쨌든 폐배터리는 충분히 재활용 가능한 채로 나온다는 겁니다.
먼저 명확히 해야 할 점은 재사용과 재활용이 다르다는 것입니다. 전기차 안에 있는 배터리를 다시 사용하면 재사용(Reuse), 재료만을 다시 쓰면 재활용(Recycling)이라고 칭하죠. 결국은 우리가 원하는 건 전기차 배터리를 그대로 다시 쓰는 재사용에 가깝겠네요
그럼 문제가 뭔데?
사실 첫 번째 문제는 배터리가 너무 급격하게 발전하기에, 일반적인 수명인 5년이 지난다면 완전히 다른 배터리일 가능성이 높다는 점입니다.
예를 들어 볼까요?, NCM 배터리 기준으로 2018년에는 MCN811(여기서 수치는 각 성분들의 조합입니다. 세 세한건 넘어가죠)을 사용해 양산했지만 23년도부터는 MCN955를 사용하고 있습니다.
가격은 매년 낮아지고 비율이나 BMS 배터리설계가 달라진다 정도로 이해하시면 되겠네요, 분명 같은 리튬이온 배터리 지만 이걸 재활용하는 문제는 쉬운 게 아니죠, 사실 5년이 지나면 완전히 다른 제품을 사용하고 있다고 해도 과언이 아닙니다.
조금 더 쉽게 핸드폰으로 생각해 보죠? 19년도 기준 가장 많이 팔린 스마트폰 중 하나인 갤럭시 노트 10을 떠올려 봅시다. 우리가 지금 와서 이 핸드폰의 배터리를 쓰라한다면, 불안하죠? 솔직히 제 폰에는 사용하기 싫습니다.
그러면? 결국 저런 대용량의 산업폐기물을 버리거나 재활용해야 하는데, 이게 기업체의 이득이 되러면 일정 규모이상인 업체들은 가능하겠지만, 판매량이 부족한 업체들은 오히려 비용만 들어가는 환경을 위해 신규 업체의 진입을 막아버리는 문제가 될 가능성이 높다는 점입니다.
물론 규모의 경제를 성공적으로 이룩한 테슬라나 BYD는 큰 문제가 없겠죠 다만 5위 아래의 업체들 판매량이 낮은 업체들은? 오히려 마이너스가 날 수 있다는 겁니다. 실제로 초기 전기차 배터리를 재활용하려던 프로젝트가 제동이 걸린 사례가 있는데, 5년이 지난 배터리를 재활용하려고 하니 업계 표준이 바뀐 사례를 전문가분 강의에서 들은 적이 있죠
돈이 될까?
다음 의문입니다 사실 기업은 이윤을 추구하는 집단이므로 사업의 수익성을 무조건 따져야 합니다, 그러면 실제로 돈이 될까요? 이는 API의 보고서 중 Research Study on Reuse and Recycling of Batteries Employed in Electric Vehicles에서 연구한 게 있더군요,
배터리 재활용 과정은 배터리 팩을 분해, 작동하지 않는 셀을 식별, 충분한 충전 용량을 유지할 수 있는 셀로 교체, 그 이후 저장 장치로 활용 이런 스탭을 거치는데
결국 이러한 과정을 통해 ESS를 만든다는 겁니다, 그럼 이제 돈 이야기를 해보죠.
National Renewable Energy Laboratory(NREL)의 연구에 따르면, 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV) 배터리의 재사용 비용은 약 $44/kWh로 추정되었으며, 처리 비용($20/kWh)과 배터리 구매 비용($24/kWh)으로 산정되었죠, 당시 새로운 배터리의 비용이 약 $350/kWh여서 경제성이 뛰어난 것은 사실이었지만, 문제는 2019년에는 $156/kWh로 감소했으며, 2023년에는 $120/kWh 정도로 감소했습니다.
문제는 배터리의 가격이 지속적으로 하락한다면 ESS를 만드는 것보다 배터리를 폐기하는 것이 더 싼 지점이 올 거라는 겁니다.
까놓고 말해, 배터리 가격이 떨어지면 폐 배터리 재활용 사업 부문을 운영하는 것보다 폐기 처분하고 그냥 새 ESS 만드는 게 나은 수준까지 이 올 거라는 거죠 그와 동시에 폐배터리 재사용은 무조건적으로 화재확률이 더 높고 과연 폐기가 맞냐 재활용이 맞냐 논의가 될 시점이 올 거라는 겁니다.
그럼 의문이 생기잖아요? "테슬라는 수익이 나요?"라고 물어보면 일론머스크왈 이번 연도 2024년 2분기 발표에 올해는 에너지 하베스팅 사업으로 차량 판매보다 수익을 내겠다고 발표한 바 있어 어느 정도 실현되고 있습니다.
그러니 결론은 하나죠 언젠가 이게 수익성이 안 나는 시점에 탄소발자국 연구가 주로 수행돼서 LCA지표를 확인한다면, 어느 쪽이 환경에 이득인지 따져볼 시기가 올 거라는 겁니다.
어떤 방식으로 대처하고 있을까요?
출처- 환경부실제로 여러 나라들은 위 표와 같은 방식으로 규제를 진행하고 있습니다.
결국은 전기차 기업들에게 재활용해라.라고 말하는 것이죠 사실 그게 이득이 없으면 기업들이 불만을 가질 테니 여러 방안으로 탄소배출권 판매나, 세금감면등의 이익은 줘야 하고요 우리나라 또한 ‘전기차 사용 후 배터리 자원순환 클러스터'를 조성하고 있죠
왜 그래야 하냐고요? 전기차 기업들이 바보가 아닌 이상 법제화 안 한다면 당연히 폐기처분 하겠죠 ESS 사업이 까놓고 말해서 수익이 많이 나는 사업은 아니죠 심지어 전기기업과 연계해서 망안전성을 따져가며 팔아야 하는 건데 이런 복잡하고 귀찮은 연계사업을 사업부를 만들어서 대용량으로 운영하면 자금이 적게 드는 사업이 아니니까요
결국 이런 규제들로 인해 새롭게 전기차 시장으로 진입하려는 기업들이 발목이 잡힐 수 있다는 게 걱정이긴 합니다. 사실 그거 못할 기업이라면 차량생산을 못한다는 게 웃긴 지점이긴 합니다만 관련 신생기업들이 생기고 받아가서 재활용하는 연구도 활발히 진행되고 있으니 계속해서 지켜보시죠
기술이 이런 문제를 뛰어넘을 수 있을지 없을지, 요즘은 전기생산단가가 많이 올라가 꽤나 유망한 사업이긴 합니다만, AI의 발전으로 언젠가 핵융합 발전소가 완성된다면 아무 의미 없어지는 게 ESS라서 말이죠 저는 사실 20~30년 정도를 보고 만든 사업이 쓰레기가 될 거다에 베팅하는 입장이긴 합니다.
그러니 어느 쪽이 될지 한번 예상해 보는 것도 즐거운 공상이 될 겁니다.
