쏟아지는 폐배터리..'삼원계'는 재활용하고 'LFP'는 버린다?

[배터리체크포커스]<2>삼원계의 귀환, LFP의 역습④'배터리 순환'에 유리한 삼원계

[편집자주] 배터리 산업은 한 때 '제2의 반도체'로 여겨졌다. 기업들은 수십조원을 투자해 전세계에 생산거점을 확보했다. 하지만 전기차 수요 부진과 중국의 굴기로 K배터리 밸류체인은 위기에 직면했다. 이런 상황 속에서 배터리 산업의 현주소와 미래 가능성을 진단해본다.

전 세계 배터리 수명이 다한 모빌리티 수, 글로벌 폐배터리 시장/그래픽=임종철

재활용 문제도 배터리업계의 주된 관심사다. 2030년을 전후해 폐배터리가 기하급수적으로 증가할 게 유력하기 때문이다. 이 부분에서는 K배터리의 '본진'이나 다름없는 삼원계(NCM·NCA) 제품이 LFP(리튬·인산·철) 대비 확고한 이점을 갖고 있다는 평가다.

26일 한국경제인협회에 따르면 배터리 수명이 다한 모빌리티(이동) 수단은 2023년 17만대를 시작으로 2030년 411만대, 2040년 4227만대로 증가할 전망이다. 글로벌 폐배터리 시장 규모도 2023년 108억 달러에서 연평균 17% 성장해 2040년 2089억 달러 규모에 이를 것으로 보인다.

전기차 배터리의 수명은 8~15년 정도다. 전기차 시장이 2020년대들어 본격 개화한 것을 고려할 때 폐배터리가 쏟아질 시간이 다가온 셈이다. 배터리 3사를 비롯해 에코프로와 같은 소재사, 포스코·LS 등 자원·광물을 다루는 대기업이 모두 폐배터리 재활용 사업에 뛰어든 이유다. EU(유럽연합)가 2031년부터 배터리 원재료 재활용 비율을 의무화하는 정책을 시행하는 것에도 대응해야 한다.

삼원계 배터리의 경쟁력이 부각되고 있는 배경이다. 삼원계에는 리튬과 코발트, 니켈 등 '돈이 되는' 광물이 충분하다. 폐배터리 재활용 자체가 하나의 사업 모델로 자리잡을 수 있다는 얘기다. 실제로 기업들의 폐배터리 재활용 기술은 배터리 순환경제가 가능하다는 점에서 대부분 삼원계에 맞춰져있다.

하지만 LFP는 다르다. 주 원료가 값싸고 흔한 '철'이기 때문에 재활용을 하는데 수지타산이 맞지 않는다. LFP 배터리를 많이 쓰는 중국의 경우 폐배터리를 매립하는 경우가 많은 것으로 알려졌다. '한 번 쓰고 버린다'는 LFP의 콘셉트는 경제성이 떨어질 뿐더러 친환경 기조에도 맞지 않는다는 지적이다.

LFP의 이같은 약점을 보완하려는 시도 역시 이어지고 있다. 중저가 및 ESS(에너지저장장치)용 배터리의 대세로 자리잡았기 때뭍이다. SK이노베이션은 지난해 12월 물과 이산화탄소, 과산화수소만을 이용해 LFP에서 탄산리튬을 선택적으로 회수하는 친환경 공정을 개발했다. 한국원자력연구원도 지난해 2월 염소(Cl2) 기체를 활용해 LFP 배터리에 있던 리튬 99.8%를 추출하는 기술을 발표했다.

최경민 기자 brown@mt.co.kr