사용 후 배터리는 수집, 방전, 분류, 분해, 진단 공정을 거친다. 배터리를 수집하고 공정 중 합선, 화재 등을 방지하기 위해 방전과정을 거친 후 배터리를 소재별, 규격별 등 기준에 따라 분류한다. 이후 배터리 팩을 모듈 또는 Cell 단위로 분해하는데, 이 과정에서 플라스틱, 외장재(알루미늄, 철 등), 구리 등 소재들을 재활용할 수 있다. 분해 공정 후배터리의 잔존수명, 상태 등 종합적인 진단을 통해 이후 재사용 또는 재활용 공정의 적합성을 평가한다.

* 코스모화학

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장기적인 과제 (EV 배터리 리사이클 역량 확보)는 지켜봐야겠으나,현재로서는 적극적인 사업 추진 및 코스모신소재와의 수직계열화 등의 강점이 충분히 매력적이라 판단

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‘특수용 아나타제’ 성장을 통한 매출 확대 및 마진율 개선

• 이산화티타늄 사업 부문에서 협력 중인 ‘KRONOS’로부터의 특수용 Grade 제조기술 이전

• 범용 아나타제는 경기에 민감한 반면 특수용 아나타제는 경기에 영향을 덜 받기 때문에, 특수용 아나타제 매출 비중이 확대됨에 따라 사업 안정성도 개선될 수 있을 것

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코스모신소재와의 수직계열화

• 코스모신소재가 전구체 생산시설 투자 결정을 하며, 2023년부터 전구체 가동 예정 (코스모신소재로 공급 가능)

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현재는 소형가전에서 발생하는 폐배터리를 Recycle하는 데에 집중. 향후 EV 배터리에 대해서는 확보해야 할 것

• 현재는 EV 배터리를 재활용/재사용 하는 수요 자체가 많지 않기 때문에 EV 배터리 Recycle 확대를 위한 시간 확보 차원에서는 여유 있다고 볼 수 있으나, EV 배터리 Recycle 역량을 확보하는지 여부가 장기적인 주가 흐름을 결정하게 될 것이라 판단

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폐배터리 리사이클링에서 아직 모호한 부분은 ‘폐배터리 소유권과 회수 방법’이다. 일단 한국은 2021년부터 폐배터리를 지자체에 반납해야 할 의무가 사라지면서 소유권이 차주에게 귀속됐는데, 이러한 점을 이용해 폐배터리 소유권을 차주에게서 넘겨 받기 위한 기업들의 주도권 싸움이 본격화할 것이다. 주도권은 주로 영세한 규모의 폐배터리 리사이클링 기업보다는, 대기업 중심의 완성차 업체 또는 2차전지 업체가 잡을 가능성이 높겠다. 

먼저, 완성차 업체는 전기차 제작시에 배터리를 구매하는 ‘구매자’의 위치와, 전기차를 판매할 때 배터리 소유권을 어떻게 설정할 것인지 선택할 수 있는 ‘판매자’의 위치를 적절히 이용해 주도권을 확보하려는 듯하다. 현대차는 ‘배터리 리스’ 사업을 추진하려는 움직임을 보이고 있으며, 현대글로비스 및 현대모비스와 연계해 폐배터리 리사이클링 사업을 추진하겠다는 계획을 최근 발표했다. Tesla의 경우는 폐배터리를 반납할 경우 새로운 배터리를 저렴하게 제공하는 ‘Core Charge’라는 정책을 갖고 있어, 사실상 배터리 소유권을 주장하고 있는 셈이다. 

2차전지 업체들은 ‘BaaS (Battery as a Service, 전기차 배터리 생산과 판매뿐만 아니라 수리·대여·재사용·재활용 등 배터리 생애 주기 전반을 포함한 사업 모델)’를 통해 렌터카 업체들과 연계함으로써 폐배터리의 소유권을 확보하려는 듯하다 이는 중국에서 이미 활용되고 있는 방식으로, 또 하나의 주요한 방향성이라 볼 수 있겠다. 

둘 중 어느 쪽이 주도권을 갖게 될 지는 지켜봐야 할 것이다. 여기서 폐배터리 리사이클링 기업을 주목하는 이유는, 어느 쪽이 주도권을 갖게 되든 EV 폐배터리 리사이클링 시장이 본격적으로 성장하기 시작하면 ① 폐배터리 리사이클링 기업을 연합에 포함시키거나 ② 폐배터리 리사이클링 기업에 직접 투자 (또는 지분 인수)할 가능성이 높다고 판단하기 때문이다 

시장조사업체 SNE리서치에 따르면 글로벌 전기차용 배터리 재활용 시장 규모는 2020년 약 4000억원에서 2025년 3조원으로 연평균 47% 성장한 뒤 2030년 12조원, 2040년 87조원 등으로 2025~2040년 사이 연평균 26% 성장할 것으로 전망된다.

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블룸버그는 2030년 이후에서야 시장에 나오는 전기차 폐배터리 숫자가 급증할 것으로 봤다. 2035년에는 배터리셀 제조에 드는 리튬 수요의 16%가 폐배터리에서 나올 것이란 분석이다.

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김필수 교수는 "폐배터리 산업이 커질 것은 확실하지만 글로벌 기업 모두 이제 막 걸음마 단계"라며 "앞으로 2~3년 내 국가 차원에서 어떻게 법과 인센티브 등 지원제도를 마련하느냐에 따라 산업 성장 속도, 규모는 물론 창출될 일자리도 달라질 것"이라고 말했다. 이어 "폐배터리 재사용 및 재활용에는 폐차로부터 방전, 분리, 수거, 해체, 금속 추출 등 다양한 공정이 적용된다"며 "해당 공정에 어떤 방식으로 개입할지가 각 기업 경쟁력을 가르는 기준 중 하나가 될 것"이라고 덧붙였다.

폐배터리 리사이클링 공정은 건식과 습식으로 구분되는 후처리 공정에 들어가기 전, 전처리 공정을 거친다. 전처리 공정은 습식 공정 때문에 진행하는 것으로, 최근에는 건식과 습식을 동시에 적용하는 추세이기 때문에 전처리 공정이 필수적으로 들어간다.

전처리 공정은 우선, 폐배터리를 재사용 가능한 것과 아닌 등급으로 구분한다. 아직 정확한 분류에 대한 등급 기준은 마련되어 있지 않으나, 초기 용량 대비 70~80% 수준 감소한 배터리는 재사용 등급으로 분류한다. 그 중에서도 상태가 A 급인 배터리가 재사용 된다고 보면 된다. 그 이하 등급의 배터리는 리사이클링으로 분류되어 분해 공정에 들어간다. 분해 공정은 하우징, 케이블 등 전자부품 내 Fe, Cu, Al, Plastic 등의 재료를 회수하는 것이다. 재료 회수 후, 배터리를 방전 시킨다. 기존 방전 방식은 소형 배터리 기준으로 대부분 배터리를 NaCl 등 염수에 직접 담그는 방식을 사용한다. 이 방식 그대로 대용량 방전을 위해서는 염수에 담긴 방전판으로 전극을 연결하여 한꺼번에 방전시킨다.

 다만, 중대형 배터리의 경우, 염수 방식은 한계가 있다. 이에 철니크롬선 등 저항기를 사용하는 방식으로 진행하고 있다. LFP의 경우, 양극활물질 반응성이 낮아 미리 방전할 필요가 없으나, 삼원계는 반응성이 높아 미리 방전을 꼭 해야 한다. 전극은 방전 후, 바로 분쇄로 들어가면 회수가 어려워진다. 이에 전극 금속 형태로 회수하기 위해서는 진공 상태 500~600°C에서 열분해를 해야 한다. 

또한 열분해 되는 동안, 전극뿐 아니라 플라스틱과 전해액 내 유기 용매가 분해되면서 전해질에서 불소 벤젠 등이 형성,응축을 통해 수집이 가능해진다. 열분해를 거친 후, 분쇄 공정을 거친다. 말 그대로 파쇄하는 것이지만, 극저온 파쇄 또는 전기유압 파쇄를 할 경우, 재활용 효율을 높일 수 있다. 다만, 투자비 및 운영비가 증가하며, 고가의 장비가 필요하다. 또한 이산화탄소, 질소와 같은 불활성 가스로 채워진 진공 상태에서 파쇄하면, 전해질 및 플라스틱과 같은 유기 휘발성 물질 제거가 가능해진다. 이에 배터리에 불이 붙거나, 산소가 치환되어 폭발하는 것을 방지할 수 있다. 분쇄 후, '블랙 파우더'라 불리는 미분으로부터 음극 및 양극활물질에서 재생된 철, 구리, 알루미늄 합금을 분리한다.

티와이홀딩스는 환경 지주사인 에코비트 구 티에스케이코퍼레이션 을 자회사로 두고 폐기물 처리와 수처리 사업을 영위하고 있다 . 에코비트는 20 여개의 자회사를 통해 환경 사업을 영위하는데 이 중 에코비트프리텍은 2004년 설립된 E Waste 재활용 기업으로 2017년 구 티에스케이코퍼레이션에 인수되었다. 프리텍은 폐배터리뿐 아니라 태양광 설비 등 E Waste 전반의 전처리 기술을 보유하고 있다. 

에코비트프리텍은 폐배터리를 파쇄 해 블랙파우더를 생산 하는 전처리 공정에 특화되어 있는데 전처리공정 은 폭발 위험 , 민원 등으로 인허가가 가장 까다로운 분야다 국내 다수의 폐기물 처리시설을 건설해 온 태영건설 과 전처리 공장 인허가를 보유 한 에코비트프리텍은 이 부분에 경쟁우위를 가질 것이다. 이를 기반으로 5 년 전부터 진천에 EV 폐배터리 의 재활용 설비를 갖 추고 전기차 시대에 대비하고 있다.

현재 프리텍은 GS건설 자회사인 에네르마로부터 코나 리콜차량의 EV 폐배터리를 확보해 블랙파우더를 생산 중이다 그러나 계약이 완료될 2022 년 10월 이후부터는 추가적인 feedstock 확보가 불투명한 상황이고 후처리 공정인 부재해 성일하이텍 등 관련 기업에게 블랙파우더를 판매하는 불연속적 밸류체인을 나타내고 있다. 향후 EV 폐배터리 시장 진출을 위해서는 원재료 공급과 후처리 공정의 밸류체인을 채워야 한다.

최근 아이에스동서는 캐나다 배터리 재활용 회사인 리씨온 (Lithion) 에 IMM 인베스트먼트가 조성한 펀드를 통해 5% 의 지분 투자를 완료했다 . 리씨온은 후처리 공정인 습식 제련의 특허기술을 보유하고 있으며 배터리 소재의 95% 를 회수 가능한 기술력을 갖췄다 . 아이에스동서는 리씨온의 전략적 투자자로 참여하며 독점적으로 리씨온의 기술을 한국에 들여올 수 있게 되었다 . 이전에 아이에스동서는 전구체 원료를 만드는 TMC( 타운마이닝컴퍼니) 에 60% 의 지분을 확보한 바 있으며 EV 배터리 산업에 두 번째 투자다.

리씨온은 2019년 파일럿 플랜트를 준공한 뒤 운영 중이며, 이제 기술 단계에서 나아가 상업화 단계에 진입할 계획이다 그 차원에서 이번에 시리즈 A 로 1.25억달러를 조달했으며 이는 퀘벡에 위치할 리시온의 첫 배터리 재활용 공장과 R&D 센터를 짓는데 사용될 계획이다. 이번에 착공하는 상업용 플랜트는 기존의 파일럿 플랜트의 10배인 2천 만톤 규모에 달한다 아이에스동서는 리씨온의 기술을 활용해 국내에 전처리 공장 을 건설하기 위한 부지 모색에 착수했다. 전처리 공장이 건설된 이후 역시 리씨온 기술을 활용해 후처리 공장 건설 역시 추진할 계획이다

아이에스동서 가 2019년 인수한 인선이엔티의 자회사 인선모터스는 중고차 재활용 기업 이다 인선모터스는 향후 전 기차 시대를 대비해 EV 폐배터리 를 수거할 수 있는 밸류체인을 내재화할 계획이다. 인선모터스가 E 폐배터리를 회수 하면 이를 리씨온과 TCM의 기술을 활용한 전 후처리 과정을 거쳐 다시 배터리 제조기업에 원재료를 공급한다는 계획이다. 

즉 건설사인 아이에스동서가 전후처리 공장을 건설하고, feedstock 수거는 인선모터스가, 전, 후처리는 리시온으로부터 확보한 기술을 활용함으로써 아이에스동서는 배터리 재활용의 모든 밸류체인을 완성한다는 계획이다. 그러나 초기 네트워크가 아직 약하다는 점에서 feedstock의 확보에 있어서 시간과 투자가 필요하다고 판단된다

최근 환경사업을 영위하는 SK 에코플랜트가 싱가포르의 E Waste 전문기업인 Tes를 인수하며 E-Waste 시장에 본격 진출할 수 있는 기반을 마련했다 . SK에코플랜트는 Tes를 통해 EV배터리 재활용 시장을 공략 할 계획이다. Tes는 글로벌 21 개국에 43개 처리 시설을 운영하며 글로벌 다국적 기업을 다수 고객으로 확보하고 있다 2021년 매출은 약 3,300억원 을 추정되며 SK에코플랜트는 10억달러에 지분 100% 를 인수했다.

Tes의 주요 사업은 세 가지로 구분된다 

① ITAD: 폐 IT 자산의 데이터 파기와 자산의 처분, 재활용 이다.

② 폐가전 가전제품의 수거와 재활용이다. 

③ 폐배터리 IT EV 배터리의 수거와 재활용이다. 2021년 기준 재활용 매출 비중은 폐가전 33%, ITAD 66%, 폐배터리는 1% 으로 아직 폐배터리 비중은 매우 작지만 성장 잠재력이 높다 E- Waste 회사인 독일의 Alba Group, 호주의 Sims lifecycle 의 EBITDA 마진은 5% 대에 불과한데 Tes 의 E BITDA 마진은 2020년 14%를 기록했고 지난 7년간 10% 이하로 떨어진 적이 없을 정도로 높은 수준이다. Alba 와 Sims의 매출에서 수익성 높은 ITAD 비중은 10% 에 불과한 반면 Tes는 2/3로 가장 큰 기여를 하고 있기 때문이다. 

SK에코플랜트가 Tes 를 인수함으로써 SK그룹 의 EV배터리 산업에 있어 대부분의 밸류체인이 완성되어 가고 있다 배터리 소재는 SK IET 와 SK 넥실리스가 배터리 제조는 SK온이 맡는 가운데 SK 에코플랜트는 Tes를 활용해 해외 EV 폐배터리 시장 공략을 가속화할 것이다. EV 폐배터리 가 대량 방출되기 이전 만약 Tes 가 SK계열사로부터 스크랩 물량까지 확보 하는 시너지를 이룰 수 있다면 초기 시장인 EV 폐배터리 시장에서 가장 앞선 player 가 될 수 있을 것이다. 

나아가 SK그룹은 배터리 생애주기에 걸쳐 모든 서비스를 제공하는 Baas 전기차 배터리의 생산과 판매 뿐 아니라 대여 재사용 재활용 등 배터리 생애주기 전반을 총괄 모 델을 구축하고 있다. 그 예로 SK 이노베이션은 배터리 교체 스테이션 등 도심 인프라 확보를 위한 업무협약을 맺기 시작했으며 SK 리츠가 보유한 SK 에너지 주유소가 활용될 수 있을 것이다. 또한 SK 렌터카와 함께 배터리의 실시간 사용 데이터에 대한 분석 시스템도 확보 할 계획을 수립하는 등 장기적으로 폐배터리를 다수 확보할 수 있는 플랫폼 준비를 하고 있다.

전기차는 친환경차로 불리지만 전기차의 핵심 부품인 배터리는 심각한 환경오염의 원인이 될 수 있다. 2021년 기준 약 18GWh 수준인 중국 내 폐배터리 규모는 2025년 91GWh로 증가할 전망이다. 전기차 시장의 급성장과 함께 배터리 폐기량 급증이 예상되는 바 폐배터리로 인한 환경오염을 방지하는 차원에서의 배터리 회수 및 재활용 산업 육성이 시급하다.

중국은 글로벌 2차전지 생산의 과반을 차지하고 있지만 2차전지 생산에 필요한 소재의 다수를 수입에 의존하고 있다. 따라서 중국은 폐배터리 회수 및 재활용 산업육성을 통해 원자재 수입 의존도를 낮추는 효과도 얻을 수 있는 만큼 정부의 적극적인 정책 지원이 전망된다.

2010년 168개사에 불과했던 중국 내 배터리 회수 관련 등록을 마친 기업수는 2020년 3,413개사로 빠르게 증가했으며 중국 정부의 폐배터리 관련 법규 발표에 힘입어 2021년에는 전년 대비 606% 급증한 24,092개사로 증가하였다.