LFP부터 리튬메탈·전고체까지… 폐배터리 재활용 업계도 대응에 속도

차세대 배터리 재활용 공정 기술 개발
성일하이텍, 중장기 기술 로드맵 공개
전고체 선두 삼성SDI, 3년 후 양산 목표

완성차·배터리 기업의 제품이 다양해지면서, 폐배터리(사용 후 배터리) 재활용 업계도 대응에 속도를 내고 있다. 이르면 내년부터 양산이 시작되는 보급형을 시작으로 차세대 배터리까지 각 제품에 맞는 재활용 공정을 구축한다는 방침이다.

7일 폐배터리 리사이클링 전문업체 성일하이텍은 서울 강남구 코엑스에서 열린 ‘인터배터리 2024′에서 LFP/LMFP(리튬인산철/리튬망간인산철) 재활용 공정 수립 계획을 소개했다. 올해 안에 재활용을 위한 파일럿 플랜트를 설치하고 2026년에는 대규모 소재 양산에 나선다는 방침이다.

폐배터리 리사이클링 전문업체 성일하이텍이 7일 서울 코엑스에서 열린 '인터배터리 2024'에서 중장기 기술 로드맵을 소개했다. /권유정 기자

글로벌 전기차 업체들이 저가형 모델에 LFP 배터리를 채택하면서, 국내 배터리 업체들은 뒤늦게 LFP 개발에 뛰어들었다. CATL, 비야디(BYD) 등 중국 업체가 주도하는 시장이지만 기술력과 고객사 네트워크를 활용해 경쟁 우위를 점한다는 목표다. LG에너지솔루션은 내년 하반기, 삼성SDI, SK온은 2026년 양산에 나설 예정이다.

성일하이텍 외에 포스코HY클린메탈, 영풍도 LFP 배터리 재활용 기술 개발을 진행 중이지만, 문제는 낮은 경제성이다. 니켈, 코발트, 망간을 추출할 수 있는 기존 삼원계 배터리와 달리 LFP 배터리에서는 리튬과 인산철을 추출할 수 있다. 니켈, 코발트, 망간은 가격대가 높은 편이지만 인산철은 원료 회수 비용이 시세보다 높은 상황이다.

삼성SDI가 2027년 양산을 목표로 한 전고체 배터리 ASB(All Solid Battery) 모형. /권유정 기자

LFP보다 양산 시기는 늦지만 리튬메탈, 전고체 배터리 재활용 기술 개발도 추진되고 있다. 리튬메탈 배터리는 기존 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체해 리튬이온 배터리보다 무게와 부피가 낮아, 미래 항공기용으로 각광받고 있다. 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체 전해질로 바꿔 화재 위험성은 낮고, 에너지 밀도는 높아 이른바 ‘꿈의 배터리’로 불린다.

전고체 배터리의 경우 국내 배터리 3사 중 삼성SDI의 개발 속도가 가장 빠르다. 삼성SDI는 2027년을 전고체 배터리 상용화 목표 시점으로 제시했다. 성일하이텍은 해당 시점에 맞춰 파일럿 플랜트를 구축하고 이후 2030년에는 재활용을 통한 소재 양산을 추진한다는 방침이다. 지난해 9월 말 기준 삼성SDI는 성일하이텍의 3대 주주로 지분 약 8.72%를 들고 있다.

앞서 영풍은 지난해 6월 미국 전고체 배터리 제조업체 팩토리얼과 재활용 사업 업무협약을 맺었다. 미국에 본사를 둔 팩토리얼이 국내에서 가동 중인 전고체 배터리 파일럿 설비에서 발생하는 스크랩을 영풍에 공급하는 식으로 협력한다는 취지였다. 배터리 업계에서 전고체 배터리 관련 자원순환 사업이 계획된 건 처음이었다.

다만 전고체 배터리 상용화 시기에 대한 불확실성이 여전한 만큼 재활용 단계 기술 개발은 속도 조절이 있을 것이라는 관측이다. 기술적으로 해결해야 할 난제가 많은 데다 비싼 가격 때문에 대중적으로 쓰이기 어려울 것이라는 회의론도 있다. 리튬메탈 배터리도 현재로선 수명과 안정성이 떨어지고, 기존 배터리보다 가격이 비싸다는 단점을 해결해야 한다.