전기차가 진짜 친환경인가요? 배터리 폐기는?

[최승호의 에너지와 환경 6]

 

전기차가 진짜 친환경인가요? 
배터리 폐기는?

 

 전기차 전과정 분석 (LCA)
매연이 없는 전기차는 주행 중에는 이산화탄소를 배출하지 않습니다. 하지만 배터리와 자동차 차체의 제조과정 그리고 전기차를 충전하는 전기를 생산하는 과정에서 이산화탄소가 발생합니다. 이렇게 자동차의 생산되고 폐기되기까지 전 생애를 분석해서, 얼마나 많은 탄소가 발생하는지를 조사하는 것을 전과정 분석(LCA, Life Cycle Assessment)이라고 합니다. 조사 기관에 따라 자동차의 LCA의 범위 및 기준은 다를 수 있습니다. 또한 국가별 발전 에너지원의 차이로 지역별 편차도 존재합니다.

그래서 이런 LCA를 인용해 전기차의 이산화탄소 감축 효과를 의심하는 주장들을 볼 수 있습니다. 전기차를 반대하는 2019년 네덜란드에서 발표된 논문 ‘The Underestimated Potential of Battery Electric Vehicles to Reduce Emissions’에 따르면 배터리 제조 시 발생하는 탄소량을 과대평가, 배터리 수명 과소평가, 전기 생산 시 탈탄소화(탄소제거)를 하지 않을 것이라 가정하였으며, 반대로 연료 생산에서는 온실가스 배출을 제외하는 비현실적인 에너지 소비량 측정법을 적용하였기 때문에 전기차의 이산화탄소 감축효과가 떨어지는 것으로 나왔습니다. 

예를 들어 탄소발자국(물류에서 발생하는 이산화탄소량 측정)을 적용해, 이산화탄소를 가장 많이 배출하여 생산한 중국산 배터리를, 유럽까지 가져와 유럽연합 중 석탄(이산화탄소 배출량이 많은)전기 비중이 높은 폴란드에서, 그 배터리를 탑재한 전기차가 운행하는 경우를 예로 들어 전기차의 이산화탄소 배출량을 말하고 있습니다. 따라서 이 조사가 모든 전기차의 평균적인 이산화탄소 배출량이 아니라는 것이죠. 

결론적으로 평균적인 전기차의 이산화탄소 배출량은, 최악의 경우에도 운행 중 매연을 내뿜는 내연기관차보다 친환경이라 볼 수 있습니다. 왜냐하면 전기를 생산하는 과정에서 탈석탄 등 전력 내 탈탄소가 함께 이뤄지기 때문에 오염원을 줄일 수 있고, 배터리와 차체의 제조 공정에서도 재생가능에너지를 사용할 수 있으며, 또한 배터리 수명 연장 및 재사용, 재활용 등 기술 발전을 통해 배터리 생산 과정의 탄소발생량도 줄일 수가 있게 되었습니다.

배터리 재사용?(Reuse) 재활용?(Recycle) 
여러분들이 사용하는 스마트폰 등 각종 디바이스의 리튬이온 배터리는 궁극적으로 최후에는 어떻게 될까요? 작은 스마트폰 배터리가 아닌 거대한 전기차 배터리는 어떻게 폐기되는 것일까요? 많은 사람들이 사용하는 스마트 디바이스에는 각각의 배터리가 들어가 있습니다. 이 스마트 기기를 사용 후, 각 개인이 버리는 배터리가 한 두 개의 배터리라면, 전기차 한대에서 나오는 배터리는 몇 천개의 낱개 배터리로 개인이 버리는 것에 비해 엄청난 양입니다. 예를 들어 테슬라 전기차 모델3 스탠다드형은 2,900여개, 롱렌지형은 4,400여개가 들어갑니다. 그리고 모델S의 P100D의 경우 8,200여개의 배터리가 들어갑니다(단, 21700 리튬이온배터리기준).

이렇게 한 두 개가 아닌 대량의 배터리가 회수되어야 하는 시점이 다가오고 있습니다. 2011년 전기차를 양산한지 10년이 넘는 시점부터 폐배터리의 회수, 처리에 대한 고민이 시작되었습니다. 물론 전기차를 만드는 초기부터 생각은 했어야 하는데 생각만으로 끝이 난 문제라고 볼 수 있습니다. 무엇보다 폐배터리를 매립한다면 심각한 오염을 초래할 수 있습니다. 또한 리튬, 코발트 등 배터리 소재 수요는 폭증하는 반면 채굴량은 한정되어 있어 핵심 소재를 둘러싼 신자원전쟁으로 지정학적 리스크가 확대되고 있는 상황입니다. 따라서 폐배터리 처리의 환경적 측면과 경제적 측면을 모두 고려해야 하는 상황입니다.
 

출처-skinnonews

현재 폐배터리는 두 가지 방법으로 활용하려고 합니다. 첫 번째는 재활용입니다. 폐배터리를 팩(묶음)상태에서 셀(낱개)로 분리해 검사하여 재조립하거나 다시 사용하는 방법입니다. 두 번째는 재활용으로 배터리 전처리공정(해체공정)을 거쳐 자원회수공정(화학공정)을 통해 재처리하여 유가원소인 구리, 코발트, 니켈, 망간을 회수하는 방법입니다.
2022년 6월 12일 국회 산업통상자원중소벤처위원회가 ‘전기용품 및 생활용품 안전관리법’(전안법) 일부 개정안을 통해 분석한 자료에 의하면 2030년까지 전기차 누적 보급대수는 300만대, 전기차 사용 후 전지(배터리)발생량은 10만7,500대로 추산되었습니다. 2020년 13만 5,000대에 불과했던 전기차 보급은 2025년 113만대로 급증한 이후, 5년 만에 3배 가까이 증가할 것으로 분석되었습니다. 따라서 전기차 보급이 본격화되는 2025년 전후로 폐배터리의 배출량이 급증할 것으로 전망됩니다. 환경부는 올해와 내년 전기차용 폐배터리가 1만9000개 가까이 나올 것으로 보고 있습니다. 
배터리 재사용의 경우 SOH(State of Health 잔존수명)수치가 60%를 넘어야 ESS(에너지저장장치)나 소형 모빌리티, 파워뱅크 등으로 재사용이 가능하며, 그 미만일 경우 파쇄한 뒤 소재를 추출하는 방식을 사용하는 것입니다.

각국의 상황과 우리나라의 준비상태?
EU는 환경정책의 일환으로 전기차 배터리 재활용 산업을 육성하고 있으나 국제 표준을 선점하기 위해 각종 제도를 정비 중에 있습니다. 일본의 경우는 전기차 보급이 미미하여 재활용 정책에 나서지 못하고 있습니다. 중국의 경우 가장 강력한 정책을 펼치고 있는데 판매와 생산능력 1위인 중국은 정부주도로 재활용 우선 선점에 구체적 정책을 펼치고 있으며 배터리 이력관리와 함께 생산자가 책임지는 생산자 책임제를 시행하고 있습니다. 베이징, 상하이를 포함한 17개 지역에서 시범 사업을 진행 중이며, 소재 회수에서는 니켈, 망간, 코발트는 98%, 리튬 85%, 기타 희소금속은 97%를 목표로 설정하여 운영하고 있습니다. 반면 우리나라의 경우는 배터리 재활용 산업에 아직 뒤처져 있습니다. 이에 따라 미국, 유럽, 중국 등의 사례를 참조하여 필요한 정책과 지원을 서둘러야 합니다.

배터리 재활용 산업 육성은 우리나라 배터리 공급망 선순환에도 긍정적인 영향을 끼칩니다. 소재 재활용으로 배터리 자원보유국에 대한 수입의존도를 낮출 수 있으며, 우리나라가 주력으로 삼고 있는 삼원계(NCM/NCA 니켈,코발트,망간/알미늄)배터리의 재료로 인한 제조원가가 높아 경제적 이점도 있을 것입니다. 
이에 따라 관련 산업의 육성을 위해서는 폐배터리 기준설정, 배터리 이력관리, 회수 인프라 구축 및 세제지원, 공급망을 고려한 동맹구축, 재활용 단계별 국가표준 제정이 필요합니다.

그러나 현장의 시점으로 바라볼 때는 아직 현실적이지 않고 뜬구름 잡는 실정입니다. 폐배터리 재활용 사업도 일종의 폐기물이므로 3D 업종이 됩니다. 인력확보의 어려움이 예상되며, 또한 재활용 사업의 경우에서는 대규모 장치산업이 되므로 적은 자본으로 접근하기에는 어려운 부분이 있습니다. 따라서 이에 회수, 공급망 등 동맹구축과 생산업체와 사용업체가 대기업이므로 이에 걸 맞는 지원이 있어야만 실제 산업에 있어서 적극적인 사업성이 있을 것으로 예상됩니다.

 

(주)그린휠 최승호
ceo@greenwheel.kr

 

이 글은 <행복한 동네문화 이야기 제153호>에 실려 있습니다.

 

 

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